DE69907544T2

DE69907544T2 - Verfahren zur Verwendung einer Röhrchenindexiervorrichtung

Info

Publication number: DE69907544T2
Application number: DE69907544T
Authority: DE
Inventors: Michael R. Baltimore Walters
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: CA2263778A1; EP0940188A3; US6120429A; EP0940188B1; DE69907544D1; EP0940188A2; NO990995L; NO990995D0

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Gegenstände, die mit dem vorliegendem Gegenstand verwandt sind, sind beschrieben und beansprucht in der mitanhängigen U.S.-Patentanmeldung von Stephen C. Wardlaw mit dem Titel "Assembly for Rapid Measurement of Cell Layers", Serial No. 08/814,536, eingereicht am 10. März, 1997; der mitanhängigen U.S.-Patentanmeldung von Stephen C. Wardlaw mit dem Titel "Method for Rapid Measurement of Cell Layers", Serial No. 08/814,535, eingereicht am 10. März, 1997; der mitanhängigen U.S.-Patentanmeldung von Michael R. Walters mit dem Titel "Centrifugally Actuated Tube Rotator Mechanism", Serial No. 08/918,437; den mitanhängigen U.S.-Patentanmeldungen von Michael A. Kelly, Edward G. King, Bradley S. Thomas und Michael R. Walters mit den Titeln "Disposable Blood Tube Holder" und "Method of Using Disposable Blood Tube Holder" (Attorney's Files P-3789 und P-4196), eingereicht zum gleichen Datum wie oben; den mitanhängigen U.S.-Patentanmeldungen von Bradley S. Thomas, Michael A. Kelly, Michael R. Walters, Edward M. Skevington und Paul F. Gaidis mit dem Titel "Blood Centrifugation Device with Movable Optical Reader" und "Method For Using Blood Centrifugation Device With Movable Optical Reader" (attorney Files P-4188 und P-4197), eingereicht zum gleichen Datum wie oben; und in der mitanhängigen U.S.-Patentanmeldung von Bradley S. Thomas mit dem Titel "Flash Tube Reflector With Arc Guide" (Attorney's File P-4066), eingereicht zum gleichen Datum wie oben; wobei sämtliche vorstehende Anmeldungen durch Verweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen sind.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Zentrifugenvorrichtung zur Verwendung in einer Zentrifugenvorrichtung, die ein Blutsammelröhrchen um seine Längsachse dreht, währen das Blutsammelröhrchen von der Zentrifugenvorrichtung gedreht wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Indexiervorrichtung, die mit dem Rotor einer Zentrifugenvorrichtung verbunden ist und durch die Relativbewegung des Rotors gesteuert wird, um ein Blutsammelröhrchen im Rotor um eine Achse zu drehen, die im wesentlichen der Längsachse des Blutsammelröhrchens entspricht, während der Rotor das Blutsammelröhrchen dreht, so daß Abbildungen des zentrifugierten Bluts von unterschiedlichen Stellen entlang des Umfangs des Blutsammelröhrchens erhalten werden können.
Als Teil der routinemäßigen physischen oder diagnostischen Untersuchung des Patienten verlangt der Arzt üblicherweise, dass am Patienten eine vollständige Blutauszählung vorgenommen wird. Die Blutprobe des Patienten kann auf eine von zwei Arten abgenommen werden. Beim venösen Verfahren wird eine Spritze verwendet, um eine Blutprobe des Patienten in einem Teströhrchen aufzunehmen, das ein Antikoagulationsmittel enthält. Ein Teil der Probe wird später in ein kleines Glas-Probenröhrchen wie z. B. ein Kapillarröhrchen übertragen. Das offene Ende des Probenröhrchens wird in der im Teströhrchen befindlichen Blutprobe platziert, und eine Blutmenge tritt durch Kapillareffekt in das Probenröhrchen ein. Das Probenröhrchen ist an um seinem Umfang gelegenen Stellen mit zwei Füll-Linien versehen, und das Volumen des aufgenommen Bluts sollte in dem Probenröhrchen ein zwischen den beiden Füll-Linien gelegenes Niveau erreichen. Bei dem Kapillar-Verfahren erfolgt keine Verwendung einer Spritze und eines Teströhrchens, und das Blut des Patienten wird aus einem in der Haut vorgenommenen kleinen Einschnitt direkt in das Probenröhrchen eingeführt. In jedem der beiden Fälle wird das Proben röhrchen anschließend in einer Zentrifuge platziert, z. B. die von Becton Dickinson and Company hergestellte Zentrifuge vom Modell-Typ 424740.
In der Zentrifuge wird das Probenröhrchen mit der darin enthaltenen Blutprobe mehrere Minuten lang mit einer gewünschten Geschwindigkeit (typischerweise 8.000 bis 12.000 u/min.) gedreht. Diese Hochgeschwindigkeits-Zentrifugierung trennt die Komponenten des Bluts entsprechend ihrer Dichte. Insbesondere wird die Blutprobe unterteilt in eine Schicht aus roten Blutkörperchen, eine Puffer-Deckschicht, die Schichten aus Granulocyten, gemischten Lymphocyten und Monocyten aufweist, und eine Plasmaschicht. Dann kann die Länge jeder Schicht von Hand oder automatisch gemessen werden, um einen Zählwert für jede in der Blutprobe befindlichen Blutkomponente zu erhalten. Dies ist möglich, weil der Innendurchmesser des Blutsammelröhrchens und die Packdichte jeder Blutkomponente bekannt sind und somit das von jeder Schicht eingenommene Volumen und die Anzahl der in ihr enthaltenen Zellen auf der Basis der gemessenen Länge der Schicht berechnet werden. Zu den Beispielen für diesen Zweck verwendbarer Messeinrichtungen zählen diejenigen gemäß den U.S.-Patenten Nr. 4,156,570 und 4,558,947 von Stephen C. Wardlaw, und das von Becton Dickinson and Company hergestellte zentrifugierte Hämatologie-System QBC® "AUTOREAD".
Es sind mehrere Techniken entwickelt worden, um die Präzision zu erhöhen, mit der die verschiedenen Schichten-Dicken in der zentrifugierten Blutprobe bestimmt werden können. Beispielsweise ist es, da die Puffer-Deckschicht im Vergleich zu den Bereichen der roten Blutkörperchen und des Plasmas typischerweise klein ist, wünschenswert, die Länge des Pufferschichtbereichs zu vergrößern, so dass in diesem Bereich präzisere Messungen der Schichten vorgenommen werden können. Gemäß den Beschreibungen in den U.S.-Patenten Nr. 4,027,660, 4,077,396, 4,082,085 und 4,567,754, sämtlich von Stephen C. Wardlaw, und in dem U.S.-Patent Nr. 4,823,624 von Rodolfo R. Rodriquez kann dies erreicht werden, indem vor der Zentrifugierung ein präzisionsgeformter Plastikschwimmer in die im Probenröhrchen befindlichen Blutprobe eingeführt wird. Der Schwimmer hat vorzugsweise die gleiche Dichte wie die Zellen in dem Puffer-Deckbereich und wird somit nach der Zentrifugierung in diesem Bereich zentrifugiert. Da der Außendurchmesser des Schwimmers nur etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Probenröhrchens (typischerweise um ungefähr 80 μm), vergrößert sich die Länge der Puffer-Deckbereichs derart, dass die signifikante Reduzierung des effektiven Durchmessers des Röhrchens ausgeglichen wird, die der Puffer-Deckbereich aufgrund des Vorhandenseins des Schwimmers einnehmen kann. Durch dieses Verfahren kann eine Erweiterung der Länge des Puffer-Deckbereichs um einen Faktor von ungefähr 4 und 20 erzielt werden. Bei den für die Komponenten des Puffer-Deckbereichs berechneten Zell-Zählwerten wird der dem Schwimmer zuzuweisende Aufweitungsfaktor berücksichtigt.
Eine weitere Technik, die zum Verbessern der Präzision der Schichtendicken-Messungen verwendet wird, ist das Einführen fluoreszierender Farbstoffe (in Form getrockneter Beschichtungsmaterialien) in das Probenröhrchen. Wenn die Blutprobe in das Probenröhrchen eingegeben wird, lösen sich diese Farbstoffe in die Probe hinein auf und bewirken, dass die verschiedenen Blutzellen, wenn sie durch eine geeignete Lichtquelle angeregt werden, bei unterschiedlichen optischen Wellenlängen fluoreszieren. Als Ergebnis können die Grenzen zwischen den Schichten leichter detektiert werden, wenn im Anschluss an die Zentrifugierung die Schichten-Dicke gemessen wird.
Typischerweise werden der Zentrifugierungs-Schritt und der Dickenmessungs-Schritt zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Einrichtungen durchgeführt. Dies bedeutet, dass zuerst in einer Zentrifuge die Zentrifugierungsoperation bis zum Abschluss durchgeführt wird und dann das Probenröhrchen aus der Zentrifuge entfernt und in einer separaten Leseeinnchtung platziert wird, so dass die Dicke der Blutzellenschicht gemessen werden kann. Dieser zusätzliche Schritt des Entnehmens des Blutsammelröhrchens aus der Zen trifugenvorrichtung verlängert die für den Schichtlesevorgang erforderliche Zeit. Da ferner die Röhrchen zwischen der Zentrifugenvorrichtung und der Schichtenlesevorrichtung gehandhabt und bewegt werden müssen, ist die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung der Röhrchen erhöht. Da darüber hinaus das Zentrifugieren unterbrochen wird, wenn das Blutsammelröhrchen aus der Zentrifugiervorrichtung zur Schichtlesevorrichtung verbracht wird, können die Blutbestandteile, die durch das Zentrifugieren in individuelle Schichten kompaktiert wurden, in benachbarte Schichten zu wandern beginnen, was zu ungenauen Ablesungen führt. Da ferner die Zentrifuge mehrere Probenröhr- chen "herunter drehen" kann, erhöht die manuelle Überführung zur Lesevorrichtung die Gefahr eines Probenidentifzierungsfehlers.
In jüngerer Zeit jedoch ist eine Technik entwickelt worden, bei der die Schicht-Dicke mittels eines dynamischen oder prädiktiven Verfahrens berechnet wird, während die Zentrifugierung erfolgt. Dies ist nicht nur deshalb vorteilhaft, weil dadurch die erforderliche Gesamt-Zeitdauer für den Erhalt eines vollständigen Blut-Zählwerts reduziert wird, sondern auch weil der gesamte Vorgang in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden kann. Vorrichtungen und Verfahren zur Anwendung dieser Technik sind beschrieben in den vorgenannten mitanhängigen Anmeldungen von Stephen C. Wardlaw mit dem Titel "Assembly for Rapid Measurement of Cell Layers", Serial No. 08/814,536 und "Method for Rapid Measurement of Cell Layers", Serial No. 08/814,535.
Um die Zentrifugierungs- und Schichtendicken-Schritte gleichzeitig durchführen zu können, ist es erforderlich, das Bild des Probenröhrchens, während sich dieses mit hoher Geschwindigkeit auf dem Zentrifugen-Rotor dreht, einzufrieren. Dies kann mittels einer Xenon-Blitzlichtvorrichtung erfolgen, die über eine Linse und ein Bandpassfilter pro Drehung des Zentrifugen-Rotors einen intensiven Blaulichtenergie-Erregerimpuls (mit ungefähr 470 Nanometern) erzeugt. Der Blaulichtimpuls erregt die Farbstoffe in dem erweiterten Puffer-Deckbereich des Probenröhrchens und bewirkt dadurch, dass die Farbstoffe mit Licht einer bekannten Wellenlänge fluoreszieren. Das durch den Erreger-Blitz bewirkte emittierte fluoreszierende Licht wird durch eine hochauflösende Linse auf ein lineares CCD-Array fokussiert. Das CCD-Array ist hinter einem Bandpassfilter angeordnet, das die spezifische Wellenlänge des emittierten Lichts wählt, die auf die CCD-Anordnung abgebildet werden sol.
Die Xenon-Blitzlampenvorrichtung ist eine von zwei Beleuchtungsquellen, die auf das Probenröhrchen fokussiert werden, während der zentrifugierte Rotor in Bewegung ist. Die andere Quelle ist ein Array lichtemittierender Dioden (LEDs), das durch das Probenröhrchen hindurch Rotlicht ausgibt, damit dieses von dem CCD-Array durch ein zweites Bandpassfilter detektiert werden kann. Der Zweck des ausgegebenen Lichts besteht darin, zu Beginn den Anfang und das Ende des Plastikschwimmers (welche die Position des erweiterten Puffer-Deckbereichs angeben) und die vollen Linien zu lokalisieren. Weitere Details der optischen Leseeinrichtung finden sich in der vorgenannten mitanhängigen Anmeldung von Michael R. Walters mit dem Titel "Inertial Tube Indexer" (Attomey's File P-3762) und vorgenannten mitanhängigen Anmeldung von Bradley S. Thomas mit dem Titel "Flash Tube Reflector With Arc Guide" (Attorney's File P-4066).
Um eine genaue Messung der Längen der Blutbestandteilschichten zu erhalten, ist es erforderlich, eine Ableseprobe um den Umfang des Röhrchens zu nehmen. Das heißt, wenn das Blut zentrifugiert wird, so daß Schichten der Blutbestandteile im Röhrchen gebildet werden, ist es wahrscheinlich, daß die Längen der Schichten nicht über den gesamten Innendurchmesser des Röhrchens gleich sind. Vielmehr ist es üblich, daß eine Schicht auf einer Seite des Röhrchens eine größere Länge und auf der anderen Seite eine kürzere Länge hat. Da die Zellzahlberechnungen auf der gemessenen Länge der Schichten basieren, ist eine ungenaue Berechnung der Zellzahl wahrscheinlich, wenn die Messungen nur auf einer Seite erfolgen.
Es ist daher erwünscht, das Röhrchen mit zentrifugiertem Blut zu drehen, so daß Ablesungen an verschiedenen Stellen entlang des Umfangs des Röhrchens erfolgen können (beispielsweise 8 unterschiedliche Stellen). Die jeweiligen Ablesungen für jede Schicht werden sodann Bemittelt, so daß eine mittlere Länge für jede Schicht berechnet wird. Die mittlere Länge jeder Schicht dient der Berechnung der Zellzahl für jedes der jeweiligen Blutbestandteile in der zentrifugierten Blutprobe, wodurch genauere Zellzahlen geliefert werden.
Ein Verfahren zum Drehen des Röhrchens zentrifugierten Bluts um seine Längsachse, während das Probenröhrchen in der Zentrifugenvorrichtung bleibt und vom Rotor der Zentrifugenvorrichtung gedreht wird, ist in der mitanhängigen US-Patentanmeldung von Michael R. Walters mit dem Titel "Centrifugally Actuated Tube Rotator Mechanism" (Anmeldenr. 08/918 437) offenbart. Diese Vorrichtung weist einen zylindrischen Becher auf, der ein Ende des Probenröhrchens aufnimmt, und einen Nockenmechanismus, der den Becherum dessen Längsachse bewegt. Der Nockenmechanismus wird durch Verändern der Rotordrehzahl getrieben. Das heißt, mit der Änderung der Drehzahl des Rotors wird der Nockenmechanismus radial zum Rotor getrieben und setzt diese radialbewegung in Drehbewegung um, welche den Becher und das darin aufgenommene Röhrchen dreht.
Zwar ist die in der mitanhängigen US-Patentanmeldung von Michael R. Walters mit dem Titel "Centrifugally Actuated Tube Rotator Mechanism" (Anmeldenr. 08/918 437) offenbarte Vorrichtung für den beabsichtigten Zweck geeignet, jedoch besteht weiterhin ein Bedarf an einer Vorrichtung, die in der Lage ist, eine in einem Kapillarröhrchen enthaltene Blutprobe zu zentrifugieren und genaue Messungen der Bestandteilschichten der zentrifugierten Blutprobe zu nehmen, während das Kapillarröhrchen gleichzeitig in der Zentrifugenvorrichtung verbleiben kann.
EP 0 864 854 A2 zeigt eine Zentrifuge mit einem Indexiermechanismus zum Rotieren eines Fluidröhrchens um seine Längsachse. Eine von einem Motor angetriebene Antriebsscheibe greift an einer Nabe an, welche das Fluidröhrchen trägt, wobei zwei Stifte das Moment übertragen. Die Scheibe weist ferner eine federvorgespannte Klinke auf, die eine Ratsche angreift un bewegt, welche mechanisch mit dem Röhrchen verbunden ist. Um das Röhrchen zu drehen, wird der Motor kurzfristig verlangsamt, wodurch die Scheibe in bezug zur Nabe verlangsamt wird, wodurch sich die Klinke vom Ratschenzahn in einer ersten Richtung löst und in eine Position zum Angreifen am nächsten Zahn bewegt wird. Beim Beschleunigen des Motors beschleunigt die Scheibe in bezug auf die Nabe, wodurch die Klinke in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, um die Ratsche zu drehen.
Die Klinke greift nicht am Zahn der Ratsche an, der den geringsten Abstand zur Bewegungsebene des Angriffsteils hat, sondern an dem benachbarten Zahn. Daher ist der Zusammengriff von Klinke und Ratsche nicht optimal.
US 4 812 294 zeigt ein Probenverarbeitungssystem mit einem Rotor, der eine Probenvorbereitungseinheitsaufnahme aufweist, die in der Lage ist, um zwei senkrechte Achsen zu drehen, so daß die Probe in jede Richtung gedreht werden kann. Die beiden Achsen der Aufnahme sind mit zwei mit Luftdruck beaufschlagten Indexiermechanismen zum Einstellen der Probe versehen. Das System ist kompliziert und erfordert ein Luftdrucksystem zum Drehen der Probe.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Indexierverfahren der zuvor beschriebenen Art zu schaffen, bei der das Drehen des Kapillarröhrchens durch die Bewegung des Rotors der Zentrifugenvorrichtung in bezug zur Indexiervorrichtung gesteuert wird, wodurch ein einfach auszuführendes Indexierverfahren geschaffen wird.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Indexierverfahren der zuvor beschriebenen Art zu schaffen, bei dem ein Eingreifteil vorgesehen ist, das zum Angreifen an einem Zahnrad ausgebildet ist, das Teil eines Trägerröhrchens ist, in dem das Probenröhrchen beim Zentrifugieren aufgenommen ist, oder das anderweitig mechanisch mit dem Probenröhrchen verbunden ist, um das Trägerröhrchen und das Probenröhrchen um eine Achse zu drehen, die im wesentlichen mit der Längsachse des Probenröhrchens ausgerichtet ist.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die vorliegende Erfindung schafft ein Indexierverfahren zur Verwendung mit einer Zentrifugenvorrichtung, die in der Lage ist, ein Fluidröhrchen um eine Drehachse zu drehen, die im wesentlichen zu der Längsachse des Fluidröhrchens ausgerichtet ist, während die Zentrifugenvorrichtung das Kapillarröhrchen in Zentrifugierrichtung dreht. Das Indexierverfahren sieht vor, daß ein Angreifteil an ein Zahnrad mit Zähnen angreift, das mechanisch mit dem Fluidröhrchen gekoppelt ist; eine Antriebsvorrichtung eine Antriebskraft auf das Angreifteil aufbringt, um das Angreifteil in radialer Richtung in bezug auf das Zahnrad zu bewegen, um an dem Zahnrad anzugreifen und dieses zu drehen, wodurch das Fluidröhrchen um die Drehachse gedreht wird, wenn die Zentrifugenvorrichtung das Fluidröhrchen in eine quer zur Längsachse des Fluidröhrchens verlaufende Drehrichtung dreht, wobei das Angreifteil an dem Zahn angreift, der den geringsten Abstand zur Bewegungsebene des Angreifteils aufweist. Das Zahnrad kann Teil einer das Probenröhrchen umfassenden Röhrchenanordnung oder statt dessen einen Teil der Indexiervorrichtung bilden und mechanisch mit dem Blutsammelröhrchen verbunden sind. Die Antriebsvorrichtung kann eine Nabe aufweisen, die bewegbar mit einem Rotor verbunden ist, der das Blutsammelröhrchen in Zentrifugierrichtung dreht, so daß die Bewegung des Rotors in bezug zur Nabe die Antriebseinrichtung derart steuert, daß sie die Antriebskraft auf das Angreifteil aufbringt, um die Rotation des Blutsammelröhrchens um die Drehachse zu steuern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zentrifugenvorrichtung, bei der die Indexvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
2 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht der Zentrifugenvorrichtung gemäß 1, wobei die Abdeckung weggelassen ist, um die inneren Bestandteile der Vorrichtung zu zeigen;
3 zeigt ein Blockdiagramm einiger der wesentlichen Bestandteile der Zentrifugenvorrichtung der 1 und 2;
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels der Beziehung zwischen dem Rotor und der optischen Lesevorrichtung und einiger der zugehörigen elektrischen Bestandteile der Zentrifugenvorrichtung der 1 und 2;
5 zeigt eine detaillierte explodierte perspektivische Ansicht der Rotoranordnung der Zentrifugenvorrichtung gemäß 1 und 2;
6 zeigt eine Draufsicht von unten auf den Rotor gemäß 5;
7 ist eine detaillierte perspektivische Darstellung der Nabe der Rotoranordnung von 5;
8 ist eine detaillierte zusammengesetzte Darstellung der Nabe von 6;
9 ist eine detaillierte Ansicht des Indexiermechanismus der Nabe der 7 und 8;
10 ist eine perspektivisch Darstellung der Zentrifugenvorrichtung der 1 und 2 mit in der offenen Stellung befindlicher Tür und zum Beschicken der Trägerröhrchen ausgerichteter Rotoranordnung;
11A zeigt eine Draufsicht von oben auf die Rotoranordnung gemäß 5 bei abgenommener Abdeckung relativ zu dem Röhrchen-Greif- und Freigabe-Motor, wobei die sich die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung in der Freigabeposition befindet;
11B zeigt eine Seitenansicht der Rotorvorrichtung gemäß 5 bei aufgesetzter Abdeckung relativ zu dem Röhrchen-Greif- und Freigabe-Motor, wobei sich der Eingreifmechanismus in der ausgerückten Position befindet;
12A zeigt eine Draufsicht von oben auf die Rotorvorrichtung gemäß 11A, wobei jedoch die Röhrchen-Haltevorrichtung in der zurückgezogenen Position angeordnet ist;
12B zeigt eine Seitenansicht der Rotorvorrichtung, des Rückziehvorrichtungs-Antriebsmotors und der Rückziehvorrichtung gemäß 11B, wobei jedoch der Rückziehvorrichtungs-Antriebsmotor mit der Rückziehvorrichtung zusammengreift;
13 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht des Rotors gemäß 5, wobei ein Trägerröhrchen kurz vor seiner Einführung in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung gezeigt ist;
14 zeigt eine detaillierte zusammengefügte perspektivische Ansicht des Rotors gemäß 5, wobei das Trägerröhrchen in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung eingeführt ist;
15 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung, des Indexmechanismus und der Röhrchenhaltevorrichtung der Rotorvorrichtung gemäß 5;
16 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung und des Röhrchenhalteteils der Rotorvorrichtung gemäß 5, wobei ein Trägerröhrchen in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung eingeführt ist;
17 zeigt eine entlang der Linie 17-17 in 14 angesetzte detaillierte Querschnittsansicht der Rotorvorrichtung, bei der ein Trägerröhrchen in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung eingeführt ist;
18A ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung der Position des Indexiermechanismus, wenn die Rotoranordnung von der Nabenanordnung getrieben wird;
18B ist eine detaillierte Unteransicht der Rotoranordnung zur Darstellung der Positionen der Begrenzungsstifte der Index-Nabenanordnung in Bezug zur Unterseite des Rotors, wenn der Indexiermechanismus wie in 18A dargestellt angeordnet ist;
19A ist eine Querschnittsdarstellung der Bewegung des Indexiermechanismus in bezug auf die gezahnte Kappe des Trägerröhrchens, wenn sich die Nabenanordnung umgekehrt zur Rotoranordnung bewegt;
19B ist eine detaillierte Unteransicht der Rotoranordnung zur Darstellung der Positionen der Begrenzungsstifte der Indexnabenanordnung in bezug auf die Unterseite des Rotors, wenn der Indexiermechanismus wie in 19A dargestellt positioniert ist;
20A zeigt eine detaillierte Querschnittsdarstellung des Indexiermechanismus, wobei die Nabenanordnung sich in der äußersten entgegengesetzten Position in bezug zur Unterseite des Rotors befindet;
20B ist eine detaillierte Unteransicht der Rotoranordnung zur Darstellung der Positionen der Begrenzungspins der Indexnabenanordnung in bezug zur Unterseite des Rotors, wenn der Indexiermechanismus wie in 20A dargestellt positioniert ist;
21A zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht des Indexiermechanismus zu Beginn des Angreifens an einem Röhrchen des Zahnradbereichs der Kappe des Trägerröhrchens, das in die Trägerröhrchenaufnahmeausnehmung des Rotors eingesetzt ist;
21B ist eine detaillierte Unteransicht der Rotoranordnung zur Darstellung der Positionen der Begrenzungsstifte der Indexnabenanordnung in bezug zur Unterseite des Rotors, wenn der Indexiermechanismus wie in 20A dargestellt positioniert ist;
22A ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung der Drehung des Zahnrads der Trägerröhrchenkappe durch das Angreifen des Indexiermechanismus an einem Zahn;
22B ist eine detaillierte Unteransicht der Rotoranordnung zur Darstellung der Positionen der Begrenzungsstifte der Indexnabenanordnung in bezug zur Unterseite des Rotors, wenn der Indexiermechanismus wie in 21A dargestellt angeordnet ist;
23 ist eine explodierte perspektivische Darstellung einer Rotoranordnung nach einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
24 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht der Nabe der Rotoranordnung mach 23;
25 ist eine detaillierte perspektivische Darstellung der Beziehung zwischen der Blattfeder, der Wellenanordnung und der Blattfeder der Nabenanordnung der Rotoranordnung von 23;
26 zeigt eine detaillierte zusammengesetzte perspektivische Ansicht der Nabenanordnung der Rotoranordnung von 23;
27A zeigt eine detaillierte Querschnittsdarstellung der Position des Zahns der Blattfeder, die an der Nabe der Plattenanordnung von 23 angebracht ist, wobei die Plattenanordnung von der Nabe angetrieben wird;
27B ist eine diagrammartige Darstellung des Verhältnisses zwischen den Begrenzungsstiften der Nabe und den gebogenen Teilen der Platte, wenn der Zahn der Blattfeder in bezug auf das Zahnrad wie in 27A dargestellt positioniert ist;
28A ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung des Zahns der Blattfeder, die an der Nabe der Rotoranordnung von 23 angebracht ist, wobei dieser das Zahnrad der Zahnwellenanordnung berührt, wenn sich die Nabe entgegengesetzt zur Plattenanordnung bewegt;
28B ist eine diagrammartige Darstellung der Beziehung zwischen den Begrenzungsstiften der Nabe und den gebogenen Teilen der Platte der Rotoranordnung von 23, wenn die Angreifeinrichtung wie in 28A dargestellt positioniert ist;
29A ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung der Position des Zahns der an der Nabe der in 23 dargestellten Rotoranordnung angebrachten Blattfeder, wenn die Nabe sich in der äußersten entgegengesetzten Position in bezug auf die Plattenanordnung befindet;
29B ist eine diagrammartige Darstellung der Beziehung zwischen den Begrenzungsstiften und den gebogenen Teilen der Platte, wenn die Blattfeder wie in 29A dargestellt angeordnet ist;
30A ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung des Zusammengreifens des Zahns der an der Nabe der in 23 dargestellten Rotoranordnung angebrachten Blattfeder mit dem Zahnrad der Zahnwellenanordnung;
30B ist eine diagrammartige Darstellung der Beziehung zwischen den Begrenzungsstiften der Nabe und den gebogenen Teilen der Platte der Rotoranordnung von 23, wenn der Zahn der Blattfeder in bezug zum Zahnrad wie in 30A dargestellt positioniert ist;
31A ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung der Drehung des Zahnrads der Zahnwellenanordnung durch die Bewegung des Zahns der an der Nabe der in 23 dargestellten Blattfeder;
31B ist eine diagrammartige Darstellung der Beziehung zwischen den Begrenzungsstiften der Nabe und der gebogenen Teile der Platte der in 23 dargestellten Rotoranordnung, wenn der Zahn der Blattfeder wie in 31A dargestellt angeordnet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1–2 ist eine Zentrifugenvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. 1 zeigt die Zentrifugenvorrichtung 100 mit einer Abdeckung 102 und einer Klappe 104, die in der geöffneten Position angeordnet ist. In 2 ist die Abdeckung 102 der Zentrifugenvorrichtung 100 weggelassen worden, um die inneren Komponenten der Zentrifugenvorrichtung 100 zu zeigen.
Entsprechend 2, dem Blockschaltbild gemäß 3 und der schematischen Darstellung gemäß 4 weist die Zentrifugenvorrichtung 100 eine Rotorvorrichtung 106 auf, die von einem Rotor-Motor 108 angetrieben wird, was durch eine CPU 110 über eine Steuerplatine 111 gesteuert wird. Wie im folgenden noch detailliert beschrieben wird, weist die Rotorvorrichtung 106 eine Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 mit einem darin angeordneten Index-Mechanismus 113 auf. Ein Trägerröhrchen 114 gemäß der vorgenannten Anmeldung von Michael A. Kelly et al. mit dem Titel "Disposable Blood Tube Holder" (Attorney's File P-3789) kann in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 geladen werden, und der Index-Mechanismus 113 kann in der im folgenden beschriebenen Weise an dem Trägerröhrchen 114 angreifen. Die Rotorvorrichtung 106 weist ferner ein Kalibrierungs-Label 115 auf, das zum Kalibrieren der Zentrifugenvorrichtung 100 verwendet wird, wie in der genannten US-Patentanmeldung von Bradley S. Thomas et al. mit dem Titel "Blood Centrifugation Device with Movable Optical Reader" (attorney File P-4188) detailliert beschrieben.
Die Zentrifugenvorrichtung 100 ist ferner mit einem Tür-Freigabe- und Verriegelungsmechanismus 118 versehen, der ein Türschloss 116 aufweist, das mechanisch betätigbar ist und zudem durch einen Tür-Freigabe- und Verriegelungs-Antrieb 119 wie z. B. einen Motor oder einen Magneten steuerbar ist, der von der CPU 110 über die Steuer-Platine 111 gesteuert wird. Wie noch detailliert beschrieben wird, wird der Tür-Freigabe- und Verriegelungsmechanismus 118 vom Benutzer betätigt, um die Tür 104 freizugeben, so dass die Tür in die offene Position gemäß 1 bewegt werden kann und somit ein Zugriff auf die Rotorvorrichtung 106 und insbesondere auf die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 zwecks Einführens und Entfernens des Trägerröhrchens 114 ermöglicht wird. Die Tür-Freigabe- und Verriegelungsvorrichtung 119 wird ferner von der CPU 110 gesteuert, um das Türschloss 118 dahingehend zu betätigen, dass die Tür 104 in der geschlossenen und verriegelten Position verbleibt, wenn die Rotorvorrichtung 106 vom Rotor-Motor 108 angetrieben wird. Ein Abdeckungsverriegelungs-Sensor 120 erkennt, wann die Tür 104 verriegelt ist und gibt zu diesem Effekt über die Antriebsplatine 111 ein Signal an die CPU 110 aus.
Wie ferner gezeigt ist, weist die Zentrifugenvorrichtung 100 einen Röhrchen-Greif- und Freigabemechanismus 121 auf, der von der CPU 110 gesteuert wird. Wie im folgenden und in der genannten US-Patentanmeldung von Bradley S. Thomas et al. mit dem Titel "Blood Centrifugation Device with Movable Optical Reader" (attorney File P-4188) detailliert beschrieben, steuert die CPU 110 den Röhrchen-Greif- und Freigabemotor derart, dass ein Eingreifmechanismus 122 mit einer Röhrchenhaltevorrichtung der Rotorvorrichtung 106 zusammengreift und dadurch das Laden eines Trägerröhrchens 114 in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 und das Entnehmen des Trägerröhrchens 114 aus der Vertiefung ermöglicht, und die Röhrchenhaltevorrichtung freigibt, so dass die Röhrchenhaltevorrichtung das Trägerröhrchen 114 in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 sichert. Ein Rotor-Lade-Sensor 123, der ein optischer Sensor sein kann, detektiert, wann der Eingreifmecha nismus 122 in seine Ausgangsposition zurückgekehrt ist, nachdem er in die Röhrchenhaltevorrichtung eingegriffen hat, und gibt ein Signal an die CPU 110 aus. Die CPU 110 interpretiert dieses Signal als Hinweis darauf, dass ein Trägerröhrchen 114 in die Rotorvorrichtung 106 geladen worden ist.
Wie ferner gezeigt ist, weist die Zentrifugenvorrichtung 100 ferner eine Optik-Trägervorrichtung 124 auf, die eine Blitz-Röhre 126 trägt, welche unter Steuerung durch die CPU 110 von einer Blitzlampenschaltung 127 aktiviert wird. Die Optik-Trägervorrichtung weist ferner ein CCD-Array 128 auf, das im folgenden noch detailliert beschrieben wird. Die Steuerung des CCD-Arrays 128 erfolgt durch eine CCD-Steuerplatte 130, die von der CPU 110 dahingehend gesteuert wird, dass sie mit der Blitz-Röhre 126 derart zusammenarbeitet, dass, wenn die Blitz-Röhre 126 zur Ausgabe von Licht zu dem in den Rotor 106 geladenen Trägerröhrchen 114 gesteuert wird, das CCD-Array 128 zum Lesen desjenigen Lichts aktiviert wird, das von dem Inhalt (z. B. einer Blutprobe) eines im Trägerröhrchen 114 enthaltenen Kapillarröhrchens als Reaktion auf das von der Blitz-Röhre 126 ausgegebene Licht erzeugt wird. Eine detailliertere Beschreibung dieser und weiterer Merkmale der Blitz-Röhre 126 und des CCD-Arrays 128 sowie der Arbeitsweise der Trägervorrichtung 124 insgesamt wird weiter unten gegeben und findet sich ferner in den genannten US-Patentanmeldungen von Bradley S. Thomas et al. mit dem Titel "Blood Centrifugation Device with Movable Optical Reader" (Attorney's File P-4188) und in der vorgenannten U.S.-Anmeldung von Bradley S. Thomas mit dem Titel " Flash Tube Reflector With Arc Guide".
Die Optik-Trägervorrichtung 124 weist ferner einen Optik-Transportmotor 132 auf, der die Bewegung der Optik-Trägervorrichtung 124 und insbesondere die Bewegung des CCD-Arrays 128 entlang Führungsschienen 134 in einer radial zur Rotorvorrichtung 106 verlaufenden Richtung steuert. Der Optik-Transportmotor 132 wird von der CPU 110 derart gesteuert, dass er das Optik-Träger-Array 124 in der genannten Weise so bewegt, dass das CCD-Array 128 die gesamte Probe in dem im Trägerröhrchen 114 angeordneten Kapillarröhrchen lesen kann.
Die Zentrifugenvorrichtung 100 weist einen Rotorvorrichtungs-Ausrichtungssensor 135 auf, der, wie noch detaillierter beschrieben wird, erkennt, wann die Rotorvorrichtung 106 derart ausgerichtet ist, dass das Trägerröhrchen 114 unterhalb des CCD-Arrays 128 positioniert ist, und der ein Signal an die CPU 110 ausgibt. Wenn die CPU 110 das Signal von dem Rotorvorrichtungs-Ausrichtungssensor 135 empfängt, bestimmt die CPU 110 den Moment, in dem die Blitz-Röhre 126 aktiviert werden sollte. Insbesondere erzeugt die CPU 110 eine digitale Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu der sie das Signal von dem Rotorvorrichtungs-Ausrichtungssensor 135 empfängt, und dem Zeitpunkt, zu dem die Blitz-Röhre 126 aktiviert wird. Diese Verzögerungszeit variiert, um die Abweichungen der Drehgeschwindigkeit der Rotorvorrichtung 106 zu korrigieren und mechanische Toleranzen auszugleichen. Wenn die CPU 110 feststellt, dass die Blitz-Röhre 126 aktiviert werden sollte, steuert die CPU 110 die Blitzröhren-Schaltung 127 zum Aktivieren der Blitz-Röhre 126 und steuert die CCD-Steuerplatine 130 dahingehend, dass diese das CCD-Array 128 zum Lesen des von der Probe im Kapillarröhrchen emittierten Lichts veranlasst.
Die Optik-Trägervorrichtung 124 weist ferner eine Filteranordnung 136 auf, die ein Rot-Emissions-Filter 138, ein Grün-Emissions-Filter 139 und ein Blau-Blockier-Filter 140 aufweist. Die Filteranordnung 136 wird von dem Filter-Motor 137 derart angetrieben, dass sie sich in der durch den Pfeil A in 4 angedeuteten Richtung bewegt und folglich jedes der einzelnen Filter der Filteranordnung 136 wie gewünscht vor dem CCD-Array 128 positioniert werden kann, wie noch detaillierter beschrieben wird. Jedes Filter 138, 139, 141 in der Filteranordnung 136 ist in der Lage, Licht mit bestimmten Wellenlängen aus dem von der Probe im Trägerröhrchen 114 emittierten Licht herauszufiltern, dabei jedoch Licht mit einer gewünschten Wellenlänge zu dem CCD-Array 128 durchtreten zu lassen.
Zusätzlich weist die Zentrifugenvorrichtung 100 eine LED-Leiste 141 auf, die unter der Motorvorrichtung 106 angeordnet ist und von der CPU 110 über die Steuerplatine 111 derart gesteuert wird, dass sie Licht in der Richtung der Rotorvorrichtung 106 ausgibt. Dieses Licht kann durch Schlitze 142 und 144 in der Rotorvorrichtung 106 hindurchtreten und von dem CCD-Array 128 detektiert werden, während sich die Rotorvorrichtung 106 dreht, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Trägerröhrchens 114 und die korrekte Positionierung des Trägerröhrchens 114 in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 festzustellen, wie noch detaillierter beschrieben wird.
Die Zentrifugenvorrichtung 100 ist ferner mit einer LCD-Graphikanzeigevorrichtung 146 versehen, die von der CPU 110 derart gesteuert wird, dass z. B. Information zum Betrieb der Zentrifugenvorrichtung 100 und Information angezeigt wird, welche die Leseergebnisse der Probe in dem im Trägerröhrchen 114 enthaltenen Kapillarröhrchen betrifft, das in der Zentrifugenvorrichtung 100 aufgenommen ist. Die Zentrifugenvorrichtung 100 enthält ferner einen Wärmedrucker 148, in dem ein Band mit einer Breite von 2,25 inch bis 2,75 inch verwendet wird und der von der CPU 110 über eine Drucker-Treiberplatine 150 derart gesteuert wird, dass die Information ausgedruckt wird, z. B. zu den Leseergebnissen der zentrifugierten Probe in dem von der Zentrifugenvorrichtung 100 aufgenommenen Kapillarröhrchen.
Die Zentrifugenvorrichtung 100 enthält ferner ein Disketten-Laufwerk 152, z. B. ein für 3,5-inch-Disketten mit 1,44 Mb ausgelegtes Laufwerk, das eine Standard-Diskette aufnehmen kann, auf die von der CPU 110 Daten wie z. B. Lesedaten der zentrifugierten Probe geschrieben werden können oder aus der von der CPU 110 Daten wie z. B. Patienten-Daten, Steuerinformation oder dgl. gelesen werden können.
Die Zentrifugenvorrichtung 100 weist ferner ein Diskettenlaufwerk 152 auf, das eine Standarddiskette aufnehmen kann, auf die Daten, wie die Messwerte der zentrifugierten Probe von der CPU 110 geschrieben oder von der Daten, wie Softwareaktualisierungen durch Diskette, Steuerinformationen oder dergleichen, von der CPU 110 gelesen werden können. Zusätzlich weist die Zentrifugenvorrichtung eine Stromversorgung 154 auf, die mit einer Wechselstromquelle verbunden werden kann, um der Zentrifugenvorrichtung 100 Energie zuzuführen, sowie einen Betriebsschalter 156, der die zentrifugenvorrichtung 100 veranlaßt, mit dem Zentrifugieren zu beginnen, ein Gebläse 158, das von der CPU 110 über die Steuerplatine 111 zum Kühlen der inneren Teile der Zentrifugenvorrichtung 100 gesteuert werden kann, und mehrere Interfaceports 160, die in der Lage sind, verschiedene Arten von Interfacevorrichtungen anzuschließen, z. B. einen Strichcode-Leser, eine Tastatur vom PC-Typ, einen Drucker vom PC-Typ, ein RS-232-Modul usw. Die Zentrifugenvorrichtung 100 weist ferner eine Vier-Tasten-Tastatur 162 auf, die dem Benutzer das Eingeben von Information zur Steuerung des Betriebs der Zentrifugenvorrichtung 100 ermöglicht. Die Tastatur 162 kann z. B. unter einer Klappe 164 angeordnet sein, die auch den Zugriff auf den Wärmedrucker 148 ermöglicht, um Druckpapier nachzufüllen, Tintenkartuschen zu ersetzen usw.
Im folgenden wird die Rotorvorrichtung 106 anhand von 5 detaillierter beschrieben. Gemäß 5 weist die Rotorvorrichtung ein Rotor-Oberteil 170 und ein Rotor-Unterteil 172 auf, die durch Schrauben 174 miteinanderverbunden sind, welche durch entsprechende Öffnungen 176 in dem Rotor-Oberteil 170 verlaufen und in entsprechenden Schraubenaufnahmelöchern 178 in dem Rotor-Unterteil 172 aufgenommen sind. Das Rotor-Oberteil 170 und das Rotor-Unterteil 172 können auch einem beliebigen geeigneten Material bestehen, z. B. Metall, Plastik, oder vorzugsweise aus einem geformten Verbundmaterial. Ferner können das Rotor-Oberteil 170 und das Rotor-Unterteil 172 alternativ durch Schnappbefestigung zusammengehalten werden, miteinander verbondet werden oder durch ein anderes beliebiges Befestigungselement miteinander verbunden werden.
Das Kalibrierungs-Label 116 ist an dem Label-Abschnitt 180 des Rotor-Oberteils 170 befestigt. Ferner weist das Rotor-Oberteil 170 eine Öffnung 182 auf, die in Zusammenwirkung mit der Hohlraumanordnung 184 in dem Rotor-Unterteil 172 die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 bildet.
Die Rotorvorrichtung 106 weist ferner eine Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 auf, die durch eine Kompressionsfeder 188 vorgespannt ist, wie noch detaillierter beschrieben wird. Die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 weist Schenkel 190, die durch entsprechende geschlitzte Öffnungen 192 in dem Rotor-Unterteil 172 verlaufen, und einen Vorsprung 193 auf, der noch detaillierter beschrieben wird. Die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 weist ferner eine Mulde 194 auf, die, wie noch detaillierter beschrieben wird, eine Ende des Trägerröhrchens 114 aufnimmt, wenn das Trägerröhrchen 114 in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 der Rotorvorrichtung 106 angeordnet ist.
Die Rotorvorrichtung 106 weist ferner einen Eingreifstift 196 auf, der in einer Stiftaufnahmevertiefung 198 in dem Rotor-Unterteil 172 derart angeordnet ist, dass das Vorderende des Stifts 196 in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 der Rotorvorrichtung 106 ragt und dadurch an einem in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 eingeführten Ende des Trägerröhrchens 114 angreift, wie noch detaillierter beschrieben wird. Die Rotorvorrichtung weist ferner einen Lichtleiter 200 auf, der in eine Lichtleiteraufnahmeöffnung 202 in dem Rotor-Unterteil 172 eingeführt ist. Wie noch detaillierter beschrieben wird, ist der Lichtleiter 200 derart konfiguriert, dass sich in einer Richtung radial zu der Rotorvorrichtung 106 bewegendes Licht, welches durch eine Lichtleiter-Seitenöffnung 204 in den Lichtleiter 200 eintritt, von dem Lichtleiter 200 derart umgelenkt wird, dass es durch eine Lichtleiter-Unterteilöffnung 206 in dem Rotor-Unterteil 172 aus dem Unterteil der Rotorvorrichtung 106 austritt.
Die Rotorvorrichtung 106 weist ferner eine Klinke 208 auf, die z. B. durch Wärmeklemmung oder in einer anderen geeigneten Weise an dem Rotor-Unterteil 172 befestigt ist. Der Zweck der Klinke 208 ist im folgenden näher beschrieben.
Die Rotorvorrichtung 106 weist ferner eine Index-Nabenvorrichtung 210 auf, die durch eine Schraube 214 und Begrenzungsstifte 216 mit einer Rotor-Nabenvorrichtung 212 verbunden ist. Ein Schaftteil 218 der Schraube 214 verläuft durch die Öffnung 220 in der Index-Nabenvorrichtung 210 und durch eine zentrale Öffnung 222 in dem Rotor-Unterteil 172, und ein Gewindeabschnitt 224 des Schaftteils 218 ist in die Öffnung 226 der Motor-Nabe 212 geschraubt. Der Durchmesser des Kopf 226 der Schraube 214 ist größer als der Durchmesser der Öffnung 218 der Index-Nabenvorrichtung 210, und somit hält die Schraube 214 die Index-Nabenvorrichtung 218, das Rotor-Unterteil 172 und die Motor-Nabe 212 sicher zusammen. Da der Durchmesser der zentralen Öffnung 222 in dem Rotor-Unterteil 172 größer ist als der Durchmesser des Schaftteils 218 der Schraube 214, sind die Index-Nabe 210 und die Motor-Nabe 212 drehbar mit dem Rotor-Unterteil 172 verbunden. Die Funktion dieser Drehverbindung wird im folgenden beschrieben.
Wie ferner gezeigt, sind die Begrenzungsstifte 216 in jeweiligen Öffnungen 230 in der Motor-Nabe 212 aufgenommen und gesichert, und sie verlaufen ferner durch entsprechende gekrümmte Schlitze 232 in dem Rotor-Unterteil 172 und sind in entsprechenden Öffnungen 234 der Index-Nabenvorrichtung 210 aufgenommen und gesichert. Gemäß 6, die eine Draufsicht von unten auf das Rotor-Unterteil 172 ist und in der die Begrenzungsstifte 216 und die Schraube 214 in unterbrochenen Linien angedeutet sind, begrenzen die gekrümmten Schlitze 232 in dem Rotor-Unterteil 172 die relative Drehung der Index-Nabenvorrichtung 210 und der Motor-Nabenvorrichtung 212 in bezug auf das Rotor-Unterteil 172 auf einen Winkel 2. 6 zeigt ferner die geschlitzten Öffnungen 192, wobei die Schenkel 190 der Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 in unterbrochenen Linien angedeutet sind, die Lichtleiter-Unterteilöffnung 206, den Schlitz 144 (siehe 2) und einen Schlitz 236, der mit dem Schlitz 142 in dem Rotor-Oberteil 170 im wesentlichen ausgerichtet ist.
Die Indexnabenanordnung 210 ist in den 7–9 detailliert dargestellt. Die Indexnabenanordnung 210 weist eine Indexnabe 238 auf, in der Löcher 220 und 234 ausgebildet sind. Die Indexnabe 238 weist ferner einen Ausschnittbereich 240 auf, der wie im folgenden näher beschrieben, Platz für die Klinke 208 schafft, so daß die Indexnabenanordnung 210 in bezug auf die Rotorunterseite 172 drehen kann, ohne durch die Klinke 208 behindert zu werden. Die Indexnabenanordnung 210 weist ferner eine Ratschenöffnung 242 auf, die eine Ratsche 244 mit einem Ratschenzahn 246 aufweist, dessen Zweck im folgenden näher beschrieben wird.
Ein Stift ist durch die Öffnung 250 in der Indexnabe 238 geführt, wenn die Ratsche 244 in die Ratschenöffnung 242 platziert ist, wie in den 8 und 9 dargestellt. Der Stift 248 erstreckt sich aus der Öffnung 250 in die Ratschenöffnung 242 und durch die Öffnung 252 in einen der Schenkel 253 der Ratsche 244. Eine Feder 254 ist im Raum 256 zwischen des Schenkeln 253 und 257 der Ratsche 244 vorgesehen, so daß, wenn der Stift 248 durch die Öffnung in dem Schenkel 253 verläuft, der Stift in die Öffnung 258 der Feder 254 eindringt. Der Stift 248 erstreckt sich sodann durch die Öffnung in der Feder 254 und in die Öffnung 260 im Schenkel 257 der Ratsche 244. Der Stift 248 erstreckt sich durch die Öffnung 260 und wird in der Öffnung 262 in der Indexnabe 238 befestigt.
Wie in den 8 und 9 dargestellt, ist die Ratsche 244 schwenkbar mit der Indexnabe 238 durch den Stift 248 verbunden. Ferner berührt der Schenkel 264 der Feder 254 die Unterseite 265 des Ratschenzahns 246, während der Schenkel 266 der Feder 254 einen Absatzbereich 268 der Nabe 238 berührt. Daher spannt die Feder 258 die Ratsche 242 in einer durch den Pfeil A in 9 angegebenen Richtung vor. Der Vorsprung 270 der Ratsche 244 berührt den Absatzbereich 272 der Indexnabe 238 und begrenzt somit die Drehung der Ratsche 244 in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung. Die Anordnung aus Ratsche 244 und Feder 254 bildet im wesentlichen den beispielsweise in den 1 und 2 dargestellten Indexiermechanismus 113.
Wie in der vorgenannten mitanhängigen US-Patentanmeldung von Bradley S. Thomas et al. mit dem Titel "Blood Centrifuge Device with Movable Optical Reader" (Attorney's File P-4188) detaillierter beschrieben, emittiert der Rotoranordnungsausrichtungssensor 135 ein Lichtsignal in Richtung des Umfangs der Rotoranordnung 106. Wenn das Lichtrohr 200 sich in einer Position befindet, in der das vom Rotoranordnungsausrichtungssensor 135 emittierte Licht in das Lichtrohr 200 durch die Lichtrohrseitenöffnung 202 eintritt und durch die Lichtrohrbodenöffnung 206 umgelenkt wird, wird das Licht von einem Sensor im Rotoranordnungsausrichtungssensor 135 erkannt. Der Rotoranordnungsausrichtungssensor 135 liefert ein Signal an die CPU 110, welche dieses Signal als eine Angabe darüber interpretiert, daß die Rotoranordnung 106 in einem bekannten Abstand von der Ausrichtung ausgerichtet ist, in der das Trägerröhrchen 114 in der Trägerröhrchenaufnahmeausnehmung 112 auf die Ebene der Linsen- und CCD-Array 128 der CCD-Array-Anordnung ausgerichtet ist. Durch Verwenden dieser erkannten Ausrichtung als Referenzausrichtung kann die CPU 110 kontinuierlich die Ausrichtung der Rotoranordnung 106 überwachen und feststellen. Eine digitale Verzögerung wird von der CPU 110 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die CPU 110 das Signal von dem Rotoranordnungsausrichtungssensor 135 und dem Zeitpunkt, zu dem die CPU 110 die Blitzröhre 126 und die CCD-Array 128 steuert, um die Probe in dem Trägerröhrchen 114 zu lesen und Schwankungen der Drehgeschwindigkeit der Rotoranordnung 106 und mechanische Toleranzen auszugleichen.
Wenn ein Trägerröhrchen 114 bereit zum Laden in die Zentrifugenvorrichtung 100 ist, kann die Bedienungsperson z. B. über die Tastatur 162 einen Befehl dahingehend eingeben, dass der Mikrocontroller 110 den Motor 108 so steuert, dass dieser die Rotorvorrichtung 106 in die korrekte Ausrichtung für das Laden des Trägerröhrchens 114 dreht, die in der noch zu beschreibenden Weise durch Verwendung des Rotorvorrichtungs-Ausrichtungssensors 135 bestimmt wird. Die Trägerröhrchen-Ladeausrichtung befindet sich bei ungefähr 180° relativ zu der in 14 gezeigten Ausrichtung der Rotorvorrichtung 106 gemäß 1 und 2.
11A zeigt eine Draufsicht von oben auf die Rotorvorrichtung 106 gemäß 5, wobei das Rotor-Oberteil 170 weggelassen ist, um die inneren Komponenten der Rotorvorrichtung 106 zu zeigen, wie z. B. die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186, die Feder 188, der Stift 196, der Lichtleiter 200 und die Index-Nabenvorrichtung 210. 11A zeigt ferner dem Röhrchen-Greif- und Freigabe-Motor 121 und das Zahnrad 310, den Eingreifmechanismus 122 und den Rotor-Lade-Sensor 123. 11B zeigt eine Seitenansicht zur weiteren Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Röhrchen-Greif- und Freigabe-Motor 121, dem Eingreifmechanismus 122, der das Zahnrad 288, der Rotorvorrichtung 106 mit befestigtem Oberteil 170 und dem Rotor-Motor 108.
Wenn die Rotorvorrichtung 106 in die Röhrchen-Ladeausrichtung ausgerichtet worden ist, steuert die CPU 110 den Röhrchen-Greif- und Freigabe-Motor 121 zwecks Steuerns des Eingreifmechanismus 122 derart, dass dieser an den Schenkeln 190 der Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 angreift. Somit zieht gemäß 12A und 12B das Eingreifteil 294 des Eingreifmechanismus 122 die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 in der durch den Pfeil B in 12A angedeuteten Richtung gegen die Kraft der Feder 188. Ferner ist an zumerken, dass, solange die Rotorvorrichtung 106 derart ausgerichtet ist, dass das Eingreifteil 294 an mindestens einem Schenkel 190 der Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 angreift, die von dem Eingreifteil 294 auf diesen einen Schenkel 190 ausgeübte Kraft hinreichend ist, um die Rotorvorrichtung 106 in der erforderlichen Weise zu drehen, um die Rotorvorrichtung 106 derart auszurichten, dass das Eingreifteil 294 auch an dem anderen Schenkel 190 angreift. Wenn die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 in der in 12A gezeigten Position angeordnet ist, kann ein Trägerröhrchen 114 in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 der Rotorvorrichtung 106 geladen werden. Gemäß 13 und 14 kann das Trägerröhrchen 114 dann in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 der Rotorvorrichtung 106 derart geladen werden, dass der vordere Bereich der mit einer Zahnung versehenen Kappe 476 des mit Getriebezähnen 275 versehenen Trägerröhrchens 114 in der Mulde 194 aufgenommen wird.
Nachdem das Trägerröhrchen 114 in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 geladen worden ist, kann anschließend die Tür 104 der Zentrifugenvorrichtung 100 geschlossen werden, und die Zentrifugenvorrichtung 100 bereit zum Durchführen der Zentrifugierung der Probe in dem im Trägerröhrchen 114 enthaltenen Kapillarröhrchen. Die Bedienungsperson drückt die Start-Taste 156, um die CPU 110 anzuweisen, den Röhrchen-Greif- und Freigabe-Motor 121 derart zu steuern, dass das Eingreifteil 294 des Eingreifmechanismus 122 zurück in die Position gemäß 11B bewegt wird. Wenn dies geschieht, bewegt die von der Feder 188 auf die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 ausgeübte Kraft die Trägerröhrchen-Haltevorrichtung 186 in gegenläufiger Richtung zu dem Pfeil B in 12A. Der Stift 196 in der Rotorvorrichtung 106 greift dann in eine Öffnung 478 am unteren Ende des Trägerröhrchens 114 ein. Somit sichern der Stift 196 und die Mulde 194 das in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 befindliche Trägerröhrchen 114 an beiden Enden des Trägerröhrchens 114.
Die Platzierung des Trägerröhrchens 114 in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 und das Verhältnis zwischen dem Index-Mechanismus 113 und der gezahnten Kappe 274 des Trägerröhrchens 114 sind ferner aus 15 und 16 ersichtlich. Gemäß 15 ist die Index-Nabenvorrichtung 210 derart ausgerichtet, dass die Ratsche 246 wie gezeigt positioniert ist. Wie bereits erläutert kann die Index-Nabenvorrichtung 210 relativ zu dem Rotor-Unterteil 172 in der durch den Pfeil C angedeuteten Richtung gedreht werden, jedoch unter Beschränkung durch die Begrenzungsstifte 216. Der Ausschnittsbereich 216 der Index-Nabenvorrichtung 210 ist in der gezeigten Weise positioniert, um einen Freiraum für die Klinke 208 zu schaffen, wenn sich die Index-Nabe 210 dreht. Gemäß 16 wird, wenn das Trägerröhrchen 114 in die Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 geladen wird und in dem Hohlraum 184 im Rotor-Unterteil 172 ruht, das vordere Ende der gezahnten Kappe 476 des Trägerröhrchens 114 in der Mulde 194 aufgenommen, und der Stift 196 wird in der Öffnung 270 am gegenüberliegenden Ende des Trägerröhrchens 114 aufgenommen. 17, die eine Schnittansicht der Rotorvorrichtung 106 mit darin gemäß 14 und 16 angeordnetem Trägerröhrchen 114 zeigt, zeigt das Verhältnis zwischen dem Index-Teil 113, der Klinke 208 und der gezahnten Kappe 476 der Trägerröhrchens 114 deutlicher.
Das Indexieren des Trägerröhrchens 114 wird im folgenden in Bezug auf die 2–4, und die 18A–22B im besonderen, beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Operationen, welche das Zentrifugieren der Probe in dem im Trägerröhrchen 114 enthaltenen Kapillarröhrchen sowie das Lesen der zentrifugierten Probe durch die Zentrifugenvorrichtung 106 in der genannten mitanhängigen U.S.-Patentanmeldung von Bradley S. Thomas mit dem Titel "Blood Centrifugation Device with Movable Optical Reader" (Attorney's File P-4188).
Nachdem das Trägerröhrchen 114, welches das Kapillarröhrchen mit der darin enthaltenen Probe (z. B. nicht koaguliertem Blut) hält, in der oben beschriebenen Weise in die Rotorvorrichtung 106 geladen worden ist, kann die Zentrifugenvorrichtung 100 den Zentrifugierungsvorgang zum Zentrifugieren der Probe beginnen, um die Komponenten der Probe in einzelne Schichten zu trennen. Die CPU 110 steuert den Motorrotor 208, so daß dieser die Rotoranordnung 106 mit einer geeigneten Zentrifugiergeschwindigkeit dreht, die üblicherweise ungefähr 8000 U/min bis ungefähr 12000 U/min beträgt. Nachdem die Probe über die geeignete Zeitspanne zentrifugiert wurde, die üblicherweise ungefähr 3 bis 5 Minuten beträgt, kann die zentrifugierte Probe in dem Kapillarröhrchen von der in der zuvor beschriebenen optischen Trägeranordnung 124 enthaltenen Optik gelesen werden. Die CPU 110 verringert üblicherweise die Drehzahl der Rotoranordnung 106 auf eine zum Lesen geeignete Geschwindigkeit, die üblicherweise ungefähr 1000–2500 U/min beträgt. Jedoch kann es sich bei der Zentrifugiergeschwindigkeit und der Lesegeschwindigkeit um jede beliebige praktische Geschwindigkeit handeln.
Wie im einzelnen in der genannten mitanhängigen U.S.-Patentanmeldung von Bradley S. Thomas mit dem Titel "Blood Centrifugation Device with Movable Optical Reader" (Attorney's File P-4188) beschrieben, kann die CPU 110, wenn das Trägerröhrchen 114 in die Rotoranordnung 106 geladen wurde, die Steuerplatine 111 zum Steuern der LED-Leiste (s. 3 und 4) steuern, so daß diese Licht in Richtung der Unterseite der Rotoranordnung 106 emittiert. Da die Schlitze 144 und 236 sich über der LED-Leiste 140 bewegen, wenn die Rotoranordnung 106 dreht, dringt auch das von der LED-Leiste 140 emittierte Licht durch diese Schlitze.
Die CPU 110 kann die LED-Leiste 140 derart steuern, dass diese Licht auf das Unterteil der Rotorvorrichtung 106 ausgibt, z. B. zu den entsprechenden Zeiten, zu denen sich die Schlitze 144 und 236 direkt über der LED-Leiste 140 befinden. Falls das CCD-Array 128 Licht von der LED-Leiste 141 detektiert, wenn sich die Öffnung 144 über der LED-Leiste 141 befindet, interpretiert die CPU 110 diese Licht-Detektion als einen Hinweis darauf, dass kein Trä gerröhrchen 114 in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 vorhanden ist. Falls beispielsweise die CPU 110 detektiert, dass das Trägerröhrchen 114 nicht mehr in der Trägerröhrchen-Aufnahmevertiefung 112 vorhanden ist, während die Rotorvorrichtung 106 gedreht wird, kann die CPU 110 dies als einen Hinweis darauf interpretieren, dass das Trägerröhrchen 114 aus der Mulde 194 und von dem Stift 196 entfernt worden ist und möglicherweise aus der Rotorvorrichtung 106 herausgeschleudert worden ist. In diesem Fall kann die CPU 110 z. B. die LCD-Anzeige 146 derart steuern, dass diese eine Fehlermeldung anzeigt, und den Rotor-Motor 108 derart steuern, dass dieser das Drehen der Rotorvorrichtung 106 unterbricht.
Angenommen, keines dieser Probleme wurde erkannt, und das Trägerröhrchen 114 ist korrekt in die Trägerröhrchenaufnahmeausnehmung 112 eingesetzt, wird das Ablesen der Probe in dem im Trägerröhrchen 114 enthaltenen Kapillarröhrchen ausgeführt. Nach der geeigneten Anzahl von Messungen der Probe durch die CCD-Array 128 der optischen Trägeranordnung 124, wenn sich das Trägerröhrchen 114 in seiner anfänglichen Ausrichtung in edr Rotoranordnung 106 befindet, steuert die COU 110 die Rotoranordnung 106 derart, daß diese das Trägerröhrchen 114 inkrementierend um dessen Längsachse dreht, so daß Messungen der Probe von unterschiedlichen Stellen des Umfangs des Trägerröhrchens 114 genommen werden können.
Wie im Hintergrund-Abschnitt der Anmeldung beschrieben, ist es erwünscht, die Probenmessungen an verschiedenen Stellen des Umfangs des Trägerröhrchens 114 vorzunehmen (d. h. mit um seine Längsachse unterschiedlich ausgerichtetem Trägerröhrchen), um genauere Messungen der Länge der Schichten in der zentrifugierten Blutprobe zu erhalten. Die CPU 110 wird hierzu den Indexiermechanismus 113 derart steuern, daß er diese inkrementierende Drehung oder das "Indexieren" des Trägerröhrchens 114 durchführt. Die CPU 110 steuert den Indexiermechanismus 113, um das Indexieren des Trägerröhr chens 114 durch Verändern der Drehzahl des Rotormotors 208 für einen kurzen Zeitraum durchzuführen.
Während des Lesens und des Zentrifugierens dreht der Rotormotor 108 normalerweise die Rotornabenanordnung 212 in eine Richtung (beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn). Da die Motornabenanordnung 212 wie beschrieben mit der Indexnabenanordnung 210 verbunden ist, dreht die Indexnabenanordnung 210 im wesentlichen zusammen mit der Motornabenanordnung 212. Da die Indexnabenanordnung 210 und die Rotornabenanordnung 212 drehbar mit der Rotorunterseite 172 verbunden sind, bewegen sich die Begrenzungsstifte 216 entlang gebogenen Schlitzen 232 in der Rotorunterseite 172, bis sie an den Rändern der Rotorunterseite 172, welche die gebogenen Schlitze definieren, angreifen und die Rotoranordnung 106 zu drehen beginnen. Während der Drehung der Rotoranordnung 106 ist der Indexiermechanismus 113 wie in 18A dargestellt positioniert, und die Begrenzungsstifte 216 sind wie in 18B dargestellt in den Schlitzen 232 angeordnet. Die Rotoranordnung 106 dreht in die Richtung des in 18B mit ROTOR bezeichneten Pfeils.
Wenn der Indexiermechanismus 113 die Indexieroperation durchführen soll, steuert die CPU 110 den Rotormotor 108, um dessen Drehzahl für einen kurzen Zeitraum (beispielsweise 0,25 Sekunden) abrupt zu senken. Wenn die Drehzahl des Rotormotors 208 während dieses Zeitraums abrupt abnimmt, verlangsamt sich die Drehung der Motornabe 212 abrupt. Da die Motornabe 212 wie beschrieben mit der Indexnabenanordnung 210 verbunden ist, verlangsamt sich auch die Drehung der Indexnabenanordnung 210 abrupt.
Da jedoch die Rotorunterseite 172 wie beschrieben drehbar mit der Indexnabenanordnung 210 und der Nabenanordnung 212 verbunden ist, dreht die Rotorunterseite 172 und damit die gesamte Rotoranordnung 106, mit Ausnahme der Indexnabenanordnung 210 und der Motornabenanordnung 212, aufgrund des Drehmoments der Rotoranordnung 106 weiter mit im wesentlichen der gleichen Drehgeschwindigkeit wie vor dem Verlangsamen des Rotormotors 208. Wenn dies eintritt, bewegt sich die Rotoranordnung 106 weiter in bezug zur Indexnabenanordnung 210 in der durch den Pfeil ROTOR in den 19A und 19B angegebenen Richtung. Das Trägerröhrchen 114, das in der Rotoranordnung 106 angeordnet ist, bewegt sich in bezug zur Indexnabenanordnung 210 ebenfalls in der Richtung des mit ROTOR bezeichneten Pfeils.
Diese Bewegung bewirkt dementsprechend die Bewegung des Indexiermechanismus 113 in die durch den mit ENTGEGEN bezeichneten Pfeil angegebene Richtung in bezug auf die Rotoranordnung 206 und das darin enthaltene Trägerröhrchen 114. Der Ratschenzahn 246 der Ratsche 244 der Indexanordnung 113 berührt einen der Zähne 275 der gezahnten Kappe 274 des Trägerröhrchens 114. Wenn dies geschieht, bewirkt die durch den Zahn 275 auf den Ratschenzahn 246 aufgebrachte Kraft, daß die Ratsche 244 in die durch den mit SCHWENKEN bezeichneten Pfeil angegebene Richtung um den Stift 248 schwenkt, und bewirkt somit, daß der Ratschenzahn 246 sich in die Ausnehmung 242 in der Indexnabenanordnung 210 bewegt. Aufgrund der auf den Zahn 275 vom Ratschenzahn 246 aufgebrachten Kraft beginnt sich die gezahnte Kappe 274 und damit das Trägerröhrchen 114 als Ganzes um die Längsachse des Trägerröhrchens 114 (oder eine im wesentlichen mit dieser Längsachse ausgerichteten Achse) in eine durch den Pfeil R1 angegebene Richtung zu drehen. Da der Zahn 275-1 an der Oberseite 277 der Klinke 208 anschlägt, begrenzt die Klinke 208 die Strecke, um welche die gezahnte Kappe 274 und das Trägerröhrchen 114 als ganzes in Richtung des Pfeils R1 drehen können.
Da sich der Indexiermechanismus 113 weiter in der durch den mit ENTGEGEN bezeichneten Pfeil angegebenen Richtung bewegt, reicht die vom Zahn 275 auf den Ratschenzahn 246 aufgebrachte Kraft aus, die auf den Ratschenzahn 246 von der Feder 254 (s. 7–9) aufgebrachte Kraft zu überwinden, und daher schwenkt der Ratschenzahn 246 weiter in Richtung des Pfeils "SCHWEN-KEN" um den Stift 248 weiter in die Ausnehmung 242 in der Indexnabenanordnung 210. Der Ratschenzahn 246 kann daher am Zahn 275 vorbei gehen, während der Indexiermechanismus 113 sich weiter in der Richtung des mit ENTGEGEN bezeichneten Pfeils bewegt.
Wie in den 20A und 20B dargestellt bewegen sich die Begrenzungsstifte 216, während der Indexiermechanismus 113 sich weiter in der Richtung des mit ENTGEGEN bezeichneten Pfeils bewegt, in gebogenen Schlitzen 232, bis sie eine Position erreichen, in der sie an den Rändern der Rotorunterseite 172 anschlagen, welche die länglichen Schlitze 232 begrenzen. Da der Zahn 275 nicht länger den Ratschenzahn 246 berührt, bewirkt die von der Feder 254 (s. 7–9) aufgebrachte Kraft das Rückschwenken der Ratsche 244 um den Stift 248 in deren normale Position, wie in 20A dargestellt.
Nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne, in welcher die Drehzahl des Rotormotors 208 abrupt verlangsamt wurde, erhöht die CPU 110 abrupt die Drehzahl des Rotormotors 208 auf die normale Drehzahl, bei der das Lesen des Trägerröhrchens 114 während Nicht-Indexierphasen erfolgt. Wenn dies geschieht, beginnt, wie in 21A dargestellt, der Indexiermechanismus 113 sich in die durch den mit INDEX bezeichneten Pfeil angegebenen Richtung in bezug zur Rotorunterseite 172 und somit in bezug zum Rest der Rotoranordnung 206 zu bewegen. Da der Rotormotor 208 beginnt, die Motornabe 212 mit der normalen Lesedrehzahl zu drehen, beginnen die Motornabe 121, die Indexnabenanordnung 210 und der Indexiermechanismus 113 die Rotorunterseite 172 einzuholen. 21B zeigt, daß sich die Begrenzungsstifte 216 in den gebogenen Schlitzen 232 in der Rotorunterseite 172 in der durch den mit INDEX bezeichneten Pfeil angegebenen Richtung zu bewegen beginnen.
Wie in 22A dargestellt bewirkt, wenn der Indexiermechanismus 113 sich ferner in der mit INDEX bezeichneten Richtung bewegt hat, der Ratschenzahn 246 das Drehen der gezahnten Kappe 274 des Trägerröhrchens 114, und somit des Trägerröhrchens 114 im Ganzen, um die Längsachse oder um eine im wesentlichen mit der Längsachse des Trägerröhrchens 114 ausgerichtete Achse in Richtung des Pfeils R2. Diese Bewegung veranlaßt den der Klinke 208 benachbarten Ratschenzahn 275-2 die Klinke 208 wie gezeigt leicht zu verformen. Wie in 22B dargestellt haben sich die Begrenzungsstifte 216 in bezug auf die Rotorunterseite 172 und somit in bezug auf die Rotoranordnung 106 weiter entlang den gebogenen Schlitzen 232 in Richtung des mit INDEX bezeichneten Pfeils bewegt.
Wie in 6 dargestellt ist die Bewegung der Begrenzungsstifte 216 durch die Länge der gebogenen Schlitze 232 in der Rotorunterseite 172 begrenzt. Daher ist die Winkelstrecke, welche die Indexnabenanordnung 210 und somit der Indexiermechanismus 113 in bezug auf die Rotorunterseite 172 zurücklegen kann, auf den Winkel θ beschränkt, der durch die Länge der gebogenen Schlitze 232 gegeben ist. Dieser relative Winkel θ der Drehbewegung reicht aus, den Ratschenzahn 246 in die Lage zu versetzen, die gezahnte Kappe 274 des Trägerröhrchens 114 derart zu drehen, daß der dem Zahn 275 der gezahnten Kappe 274 des Trägerröhrchens 114 benachbarte Zahn 275-2 unmittelbar über die Oberseite 277 der Klinke 208 läuft. Diese Drehbewegungsstrecke der gezahnten Kappe 274 und des Trägerröhrchens 114 als Ganzes entlang dem Pfeil R2, gilt als eine Index-Bewegung des Trägerröhrchens 114 und entspricht im wesentlichen der Winkeldistanz entlang dem Umfang der gezahnten Kappe 274, dieon einem Zahn 275 eingenommen wird. Das heißt, wenn die gezahnte Kappe 274 acht Zähne hat, beträgt die Indexbewegungsstrecke im wesentlichen 45°.
Der gesamte in Zusammenhang mit den 18A–22B beschriebene Indexiervorgang dauert ungefähr 0,6 Sekunden. Der Indexiermechanismus 113 ist somit in die in 18A dargestellte Position zurückgekehrt und die Begrenzungspins 216 liegen an den Rändern der Rotorunterseite 172 an.
Der Rotormotor 208 treibt die Motornabe 212 weiter an, welche die Rotoranordnung 206 weiter antreibt, so daß weitere Messungen des zentrifugierten Bluts in dem im Trägerröhrchen 114 gehaltenen Kapillarröhrchen erfolgen können.
Nach der erwünschten Anzahl von Probenmessungen an der Probe in dem im Trägerröhrchen 114 gehaltenen Kapillarröhrchen, wobei das Trägerröhrchen 114 in dieser neu indexierten Position ausgerichtet ist, kann das Trägerröhrchen 114 unter Durchführung der in Zusammenhang mit den 18A–22B beschriebenen Schritte erneut indexiert werden. Nachdem sämtliche Messungen an der gewünschten Anzahl von Stellen um das Trägerröhrchen 114 herum genommen wurden, kann die CPU 110 die geeigneten Berechnungen durchführen, um die Zellzahlen für jede der Blutschichten zu erhalten.
Zwar zeigen die 18A–22B die Abfolge der Bewegungen des Indexierens, die auftritt, wenn die Rotoranordnung 106 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, jedoch kann der Rotormotor 108 statt dessen die Rotoranordnung 106 derart steuern, daß sie im Uhrzeigersinn dreht, um die Probe in dem Trägerröhrchen 114 zu zentrifugieren. In diesem Fall befinden sich der Indexiermechanismus 113 und die Begrenzungsstifte 216 in Bezug auf die Rotorunterseite 172 wie in den 20A und 20B dargestellt, wenn die Rotoranordnung 106 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Das Indexieren erfolgt sodann in der in den 21A und 21B, 22A und 22B, 18A und 18B, 19A und 19B angegebenen Reihenfolge und endet wieder bei den 20A und 20B. Die zuvor für jede der Figuren beschriebenen Operationen sind für diese Art des Indexierens ähnlich.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Rotoranordnung der efindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung ist in 23 dargestellt. Merkmale dieser alternativen Rotoranordnung sind in den genannten mitanhängigen US-Patentanmeldungen 08/814 535 und 08/814 536, beide von Stephen C. Wardlaw, beschrieben.
Wie in 23 und in den detaillierteren Ansichten der 24–26 dargestellt, weist die Rotoranordnung 280 eine Platte 282, eine Nabenanordnung 284, ein Fenster 286, ein Gegengewicht 288, ein Röhrchenaufnahmeteil 290 und einen Deckel 292 auf. Die Platte 282 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, geformtes Verbundmaterial, oder dergleichen. Die Platte 282 weist einen Nabenanordnungseingreifbereich 294 auf, der zwei gebogene Teile 296 und 297 aufweist, die sich senkrecht oder im wesentlichen senkrecht von der Unterseite 298 der Platte 282 erstrecken und voneinander durch Öffnungen 300 und 201 getrennt sind. Die Platte 282 weist ferner eine Öffnung 302 auf, die sich in der Mitte oder im wesentlichen in der Mitte der Unterseite 298 der Platte 282 befindet, und durch welche sich die Antriebswelle 303 des Rotormotors 108 erstreckt, wie im folgenden näher beschrieben.
Wie in 23 und detaillierter in den 24–26 dargestellt weist die Nabenanordnung 284 eine Nabe 304 mit Begrenzungsstiften 306 und 307 auf, die sich radial von der Nabe 304 an gegenüberliegenden Stellen der Nabe 304 erstrecken. Ein Blattfederteil 308 mit einem Zahn 310 an einem Ende ist mit der Nabe 304 durch ein beliebiges geeignetes Verbindungsmittel wie Niete, Stifte, Schrauben oder dergleichen verbunden, so daß der Zahn 310 über einer Öffnung 312 in der Nabe 304 positioniert ist. Wie in den genannten mitanhängigen US-Patentanmeldungen 08/814 535 und 08/814 536, beide von Stephen C. Wardlaw, beschrieben kann die Nabe 304 anstelle eines Blattfederteils 308 mit einer Druckfeder ausgebildet sein, und der Zahn 310 kann am oberen Ende der Druckfeder vorgesehen sein. Die Nabenanordnung 284 weist ferner eine Blattfeder 314 mit geschlitzten Öffnungen 316 und eine Abdeckung 318 auf. Bei einer montierten NabenNabenanordnung 284 sind die Öffnungen in der Blattfeder 314 mit Öffnungen 320 in der Öffnung 318 ausgerichtet, so daß die Blattfeder 314 durch Stifte, Schrauben oder eine beliebige geeignete Befestigungseinrichtung, die durch eine jeweilige Öffnung 316 verläuft und in einer jeweiligen Öffnung 320 gehalten ist, mit der Abdeckung 318 verbunden ist.
Die Nabenanordnung 284 weist ferner einen Abstandhalter 322 auf. Wenn die Nabenanordnung 284 an die Platte 282 montiert ist, erstreckt sich die Antriebswelle 303 des Rotormotors 108 durch die Öffnung 302 in der Platte, durch eine Öffnung 324 im Abstandhalter 322 und ist mit der Nabe 304 durch eine Schraube, einen Bolzen oder dergleichen verbunden. Der Abstandhalter 322 ist zwischen der Nabe 304 und einem erhabenen Bereich 323 der Unterseite 298 der Platte 282 angeordnet und die Nabe 304 ist mit den Abstandhalter 322 und dem Wellenantrieb 303 verbunden, so daß die Nabe 304 und der Abstandhalter 322 sich zusammen oder im wesentlichen mit der Antriebswelle 303 des Rotormotor 108 dreht.
Die Nabenanordnung 284 weist ferner eine Getriebewellenanordnung 326 auf, die eine Getriebewelle 328 mit einem daran angebrachten Zahnrad 330 aufweist, so daß die Drehachse des Zahnrads 330 mit der Drehachse der Getriebewelle 328 ausgerichtet oder im wesentlichen ausgerichtet ist. Ein Röhrchenaufnahmebecher 332 ist mit der Getriebewelle 328 verbunden oder einstückig ausgebildet und weist eine Öffnung 334 auf. Die axiale Mitte der Öffnung 334 ist mit der Drehachse der Getriebewelle 328 ausgerichtet oder im wesentlichen ausgerichtet. Eine Druckfeder 335 ist über der Getriebewelle 328 zwischen dem Röhrchenaufnahmebecher 332 und dem Zahnrad 330 wie dargestellt angebracht.
Wenn die Nabenanordnung 284 montiert ist, ist die Getriebewelle 328 in einer Öffnung 336 im gebogenen Teil 297 der Platte 282 aufgenommen, wie in 25 dargestellt. Die Getriebewelle 328 ist derart positioniert, daß das Zahnrad 330 vom Zahn 310 der Blattfeder 308 angegriffen werden kann. Die Abdeckung 318 der Nabenanordnung 284 ist mit der Platte 282 durch Schrauben, Niete, Stifte oder jedes beliebige geeignete Befestigungsteil verbunden, das sich durch die Öffnung 37 in der Platte 382 erstreckt und an der Abdeckung 318 angreift, um die Abdeckung an der Platte 282 zu befestigen. Wie in 23 dargestellt umfaßt die Abdeckung 318 Vorsprungsteile 338 und 339, die von der inneren Oberseite der Abdeckung 318 nach unten vorstehen und jeweils mit gebogenen Rillen 340 und 341 versehen sind. Die Getriebewelle 328 ist in diesen gebogenen Rillen 340 und 341 derart aufgenommen, daß die Feder 335 an der Getriebewelle 328 zwischen dem hinteren Ende des Röhrchenaufnahmebechers 332 und dem Vorsprungsteil 338 angeordnet ist, wie in 26 dargestellt, und das Zahnrad 330 ist derart angeordnet, daß es sich auf der gegenüber der dem Vorsprungsteil 338 zugewandten Seite des Vorsprungsteils 339 befindet. Somit bringt die Feder 335 eine Kraft auf den Röhrchenaufnahmebecher 332 auf, um die Getriebewellenanordnung 326 in Richtung des Pfeils A in 26 zu schieben und dabei liegt das Zahnrad 330 an dem Vorsprungsteil 339 an, um die Bewegung der Getriebewellenanordnung 326 in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung zu begrenzen.
Wenn die Abdeckung 318 an der Unterseite 298 der Platte 282 angebracht ist, erstrecken sich die Begrenzungsstifte 306 und 307 durch die Öffnungen 342 und 343 auf gegenüberliegenden Seiten der Abdeckung 318. Es sei darauf hingewiesen, daß die Antriebswelle 303 des Rotormotors 108, die mit der Nabe 304 verbunden ist, in bezug zur Platte 282 drehbar bleibt. Die Nabe 304 sowie die Stifte 306 und die Blattfeder 308, die damit verbunden sind, bleiben somit in bezug auf die Platte 282 drehbar. Dementsprechend sind die Nabe 304 (und die Begrenzungsstifte 306 und die Blattfeder 308) in bezug zur Platte 282, zur Getriebewellenanordnung 326, die wie dargestellt mit der Platte 282 verbunden ist, und zur Abdeckung 318, an der die Blattfeder 314 angebracht ist, drehbar.
Wie ferner dargestellt sind das Fenster 296 und das Gegengewicht 288 an der Platte 282 durch Schrauben 344 montiert, die sich durch jeweilige Öffnungen 345 und 346 im Fenster 286 und im Gegengewicht 288 erstrecken und in entsprechende Öffnungen 348 in der Platte 282 eingreifen. Die Röhrchenaufnahmeanordnung 290 weist eine Welle 350, einen Röhrchenaufnahmebecher 352 mit einer darin befindlichen Öffnung 353 und ein Rad 354 auf. In diesem Beispiel sind die Röhrchenaufnahmebecher 352 und 334 zum Aufnehmen eines Kapillarröhrchens 356 ausgebildet, das nicht in einem Trägerröhrchen enthalten ist. Die Größe der Röhrchenaufnahmebecher 352 und 334 können zum Aufnehmen einer Trägerröhrchenanordnung ausgebildet sein, in der ein Kapillarröhrchen 356 gehalten ist, beispielsweise das zuvor beschriebene Trägerröhrchen 114, und wie in der vorgenannten US-Patentanmeldung von Michael A. Kelly mit dem Titel "Disposable Blood Tube Holder and Method of Using the same" (Attorney's Files P-3789) näher beschrieben.
Die Welle 350 der Röhrchenaufnahmeanordnung 290 ist in einem Schlitz 357 in einem Vorsprungsbereich 358 der Platte 282 angebracht, so daß das Rad 354 zwischen dem Vorsprungsbereich 358 und der Seitenwand 359 der Platte 282 angeordnet ist, und verhindert ein Rutschen der Welle 350 in Längsrichtung aus der Öffnung 358. Die Welle 350 kann im wesentlichen ungehindert in der Öffnung 358 drehen.
Wenn das Kapillarröhrchen 286 oder jedes andere Röhrchen oder Trägerröhrchen in die Platte 282 geladen wurde, bringt der Bediener Kraft auf den Röhrchenaufnahmebecher 334 entgegen der von der Feder 335 aufgebrachten Kraft auf, um die Getriebewellenanordnung 328 entgegen der Richtung des Pfeils A in 26 zu bewegen. Ein Ende des Röhrchens 256 wird sodann in die Öffnung 334 im Röhrchenaufnahmebecher 332 angeordnet. Dabei bewegt sich das Kapillarröhrchen 356 durch den Schlitz 360 in der gebogenen Verlängerung 296. Das Röhrchen 356 ist derart positioniert, daß das entgegengesetzte Ende in der Öffnung 353 in dem Röhrchenaufnahmebecher 352 aufgenommen ist. Der Röhrchenaufnahmebecher 332 besteht aus einem elastischen Material wie Gummi, Delrin oder einem anderen geeigneten flexiblen Material, das elastisch ist, um eine Kraft auf die Außenwände des Röhrchens 356 auf zubringen, um Drehmoment von dem Röhrchenhalter 332 auf das Röhrchen 356 auszuüben.
Sobald die vom Bediener auf den Becher 332 aufgebrachte Kraft aufgehoben ist, drückt die Feder 335 die Getriebewellenanordnung 326 in Richtung des Pfeils A in 26, und das Röhrchen ist in den Röhrchenaufnahmebechern 332 und 352 durch die Becher selbst sowie durch die auf den Becher 332 (und somit das Röhrchen 356) durch die Feder 335 aufgebrachte Haltekraft gehalten. Um das Röhrchen 356 in die Platte 282 zu laden, muß die Abdeckung 292 von der Platte 282 abgenommen sein. Nach dem Einsetzen des Röhrchens 356 kann die Abdeckung 292 mit der Platte 282 durch geeignete Befestigungsmittel wie Schrauben 362 verbunden werden, deren Schäfte sich durch Schlitzöffnungen 364 erstrecken und in Gewindeöffnungen 366 in der Platte 282 aufgenommen sind, um die Abdeckung 292 lösbar mit der Platte 282 zu verbinden. Die Abdeckung 292 besteht aus einem durchsichtigen Material wie durchsichtigem Kunststoff, so daß das Röhrchen 256 durch die Abdeckung 292 betrachtet werden kann.
Wenn das Probenröhrchen 356 in die Platte 282 der Rotoranordnung 280 geladen ist, kann die Platte 282 zum Zentrifugieren der im Probenröhrchen 356 enthaltenen Probe betrieben werden. Wie in bezug auf die Rotoranordnung 106 beschrieben kann die Platte 282 mit einer geeigneten Zentrifugiergeschwindigkeit betrieben werden (beispielsweise 8000 U/min–12000 U/min). Wie sich aus der 26 ergibt, dreht der Rotormotor 108 die Antriebswelle 303, die mit der Nabe 304 verbunden ist. Dies bewirkt, daß die Nabe 304, und somit die Begrenzungsstifte 306 und 307, sich in die durch den mit ANTRIEB bezeichneten Pfeil in 26 angegebene Richtung bewegt. Da die Nabe 304 in bezug auf die Platte 282 bewegbar ist, bewegt sich die Platte 282 zunächst nicht, während die Welle 303 sich zu bewegen beginnt.
Wie in 26 dargestellt, greifen vielmehr die Begrenzungsstifte 306 und 307, wenn die Welle die Nabe 304 in die durch den mit ANTRIEB bezeichneten Pfeil angegebene Richtung dreht, an den gebogenen Teilen 296 und 297 an den jeweiligen Rändern 368 und 370 an. Dieses Angreifen seitens der Stifte 306 und 307 an den gebogenen Teilen 296 und 297 beginnt das Drehen der Platte 282 in der durch den mit PLATTE bezeichneten Pfeil angegebenen Richtung. Dementsprechend wird die Probe in dem Röhrchen 356 zentrifugiert.
Wie zuvor beschrieben können, nachdem die Probe in dem Röhrchen 356 über die gewünschte Zeitspanne zentrifugiert wurde (beispielsweise 3–5 Minuten) Bilder der Zellschichten in dem Probenröhrchen 356 gelesen werden. Üblicherweise verlangsamt der Rotormotor 108 die Bewegung der Platte 282 auf eine Lesegeschwindigkeit (beispielsweise 1000–2000 U/min), bei der die Messungen durch die Optik in der optischen Trägeranordnung 124 (s. 2–4) vorgenommen werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß wie in den vorgenannten mitanhängigen US-Patentanmeldungen 08/814 535 und 08/814 536, beide von Stephen C. Wardlaw, beschrieben, eine Rotoranordnung in einer Zentrifugenanordnung mit einer optischen Lesevorrichtung verwendet werden kann, welche das Röhrchen 256 durch eine Öffnung in der Unterseite der Platte 282 liest. Dazu muß das Fenster 286 aus einem durchsichtigen Material, beispielsweise durchsichtiger Kunststoff, bestehen, so daß die optische Vorrichtung das Röhrchen 256 durch das Fenster 256 und eine Öffnung 371 in der Platte 282 betrachten kann.
Sobald die erwünschte Menge an Messungen entlang dem Umfang des Röhrchens 356 unter dieser Ausrichtung durchgeführt wurde, kann das Röhrchen 356 anschließend um seine Längsachse gedreht werden, so daß die Messungen an Stellen entlang dem Umfang des Röhrchens 356 erfolgen können, wenn das Röhrchen 356 sich in der neuen Ausrichtung befindet. Wie in Zusammenhang mit den 27A–31B beschrieben ist dieser Indexiervorgang dem in Zusammenhang mit den 18A–22B beschriebenen Vorgang ähnlich. Die
27A, 28A, 29A, 30A und 31A zeigen das Verhältnis zwischen dem Zahnrad 330, dem Zahn 312 und der Blattfeder 314 beim Indexieren. Die 27B, 28B, 29B, 30B und 31B sind Draufsichten zur Darstellung des Verhältnisses zwischen den Begrenzungsstiften 306 und 307 und den gebogenen Teilen 296 und 297.
Wenn die Nabe 304 die Platte 282 antreibt, ist die Feder 308 relativ zum Zahnrad 330 wie in 27A dargestellt angeordnet und die Begrenzungsstifte 306 und 307 liegen an den Rändern 368 und 370 der gebogenen Teile 297 und 296 an, wie in 27B dargestellt. Wenn das Röhrchen 356 indexiert werden soll, verlangsamt die CPU 110 (3 und 4) den Rotormotor 108 abrupt über einen Zeitraum (beispielsweise 0,25 Sekunden). Wenn dies geschieht verlangsamt sich die Drehung der Nabe 304, da die Nabe 304 direkt von dem Rotormotor 108 angetrieben wird. Da die Platte 282 in bezug auf die Nabe 304 drehbar ist, dreht das Moment der Platte 282 die Platte weiter in der durch den mit PLATTE bezeichneten Pfeil in den 26 und 27B. Da die Drehung der Nabe 304 sich verlangsamt, beginnen die Begrenzungsstifte 306 und 307 sich in der durch die in 28B mit ENTGEGEN bezeichneten Pfeil angegebenen Richtung in bezug auf die Platte 282 zu drehen. Diese Bewegung der Nabe 304 bewirkt, daß der Zahn 310 der Feder 308 einen Zahn 331 des Zahnrads 330 berührt, wie in 28A dargestellt.
Die fortgesetzte Bewegung der Feder 308 durch die Nabe 304 in Richtung des Pfeils ENTGEGEN bewirkt, daß der Zahn 331 weiter Kraft auf die Feder 308 aufbringt, wodurch die Feder 308 in Richtung des Pfeils AUSLENKUNG in die Öffnung 312 der Nabe 304 (siehe 23–26) bewegt wird. Die Kraft des Zahns 310 auf den Zahn 331 beginnt das Zahnrad 330 in Richtung des Pfeils R1 zu drehen. Der Zahn 331-1 ist jedoch am Drehen durch das Ende 372 der Feder 314 wie dargestellt gehindert. Somit wird das Zahnrad 330 in der indexierten Ausrichtung gemäß 28A gehalten.
Wie in den 29A und 29B dargestellt dreht bei Verlangsamung der Nabe 304 in bezug auf die Platte 282 die Nabe 304 weiter in Richtung des Pfeils ENTGEGEN in bezug auf die Platte 282. Die Stifte 306 und 307 bewegen sich somit weiter in die Öffnungen 300 und 301, bis sie an den Rändern 374 und 376 der gebogenen Teile 296 und 297 anliegen.
Der Rotormotor 108 wird sodann auf die Geschwindigkeit beschleunigt, die er vor dem Indexieren innehatte. Dabei beginnt die Nabe 304 in der Richtung INDEX zu drehen wie in den 30A und 30B gezeigt. Diese Bewegung der Nabe 304 bewirkt, daß der Zahn 310 eine Kraft auf den Zahn 331 ausübt und somit das Zahnrad 330 in Richtung des Pfeils R2 in 31A dreht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Feder 314 durch einen Zahn 331-2 in Richtung des Pfeils AUFWÄRTS verformt wird. Die Getriebewellenanordnung 328, und somit das in dem Röhrchenaufnahmebecher 332 enthaltene Röhrchen, dreht im wesentlichen zusammen mit dem Zahnrad 330. Da die Röhrchenaufnahmeanordnung 290 im wesentlichen ungehindert im Schlitz 357 drehen kann, kann die Röhrchenaufnahmeanordnung 240 im wesentlichen zusammen mit dem Röhrchen 356 drehen.
Die Begrenzungsstifte 306 und 307 berühren schließlich die Ränder 368 und 370 der gebogenen Teile 297 und 296 wie in 27B gezeigt. Dabei hat sich die Nabe 304 in bezug auf die Platte 282 derart bewegt, daß der Zahn 310 der Feder 308 den Zahn 331 des Zahnrads 330 freigegeben hat. Der Zahn 331-2 hat sich dann gerade an dem Rand 376 der Feder 314 vorbei gedreht und die Getriebewellenanordnung 228, das Röhrchen 356 und die Röhrchenaufnahmeanordnung 290 haben sich entsprechend gedreht.
Somit beginnt die Nabe 304 erneut, die Platte 282 in Richtung des Pfeils PLATTE zu drehen. Die Messungen der Probe im Röhrchen können dann unter dieser neuen Ausrichtung genommen werden. Sobald die gewünschte Anzahl von Messungen an dieser Stelle des Umfangs des Röhrchens 356 genommen wurden, kann das Röhrchen 356 erneut auf die zuvor beschriebene Weise indexiert werden, in dem die anhand der 27A–31B beschriebenen Schritte wiederholt werden.
Obwohl die Abfolge der Vorgänge in den 27A–31B die Indexierschritte darstellt, die durchgeführt werden, wenn die Plattenanordnung 282 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, kann das Indexieren auch durchgeführt werden, wenn die Plattenanordnung 282 im Uhrzeigersinn gedreht wird. In diesem Fall sind die Feder 308 und die Begrenzungsstifte 306 und 307 wie in den 29A und 29B dargestellt angeordnet, wenn die Plattenanordnung 282 von der Nabe 304 im Uhrzeigersinn getrieben wird. Das Indexieren erfolgt sodann in der durch die 30A und 30B, 31A und 31B, 27A und 27B, 28A und 28B dargestellten Abfolge und endet mit gemäß den 29A und 29B angeordneten Begrenzungsstiften 306 und 307 und Feder 308. Die zuvor anhand jeder der Figuren beschriebenen erfolgenden Vorgänge sind für diese Art des Indexierens ähnlich.
Obwohl vorstehend nur einige Ausführungsbeispiele der Efindung beschrieben worden sind, wird Fachleuten direkt ersichtlich sein, dass an den Ausführungsbeispielen zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne in der Substanz von den neuartigen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Somit fallen sämtliche derartigen Modifikationen unter den Umfang der Erfindung, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Zentrifugieren eines in einem Fluidröhrchen (114; 356) enthaltenen Fluids, mit den folgenden Schritten: – Anordnen des Röhrchens in einem Rotor (106; 280); – Drehen des Fluidröhrchens (114; 356) in einer zur Längsachse (des Fluidröhrchens (114; 356) quer verlaufenden Drehrichtung; und – Drehen eines Zahnrads (274; 330) mit Zähnen (275, 275-1, 275-2; 331, 331-1, 331-2), das mechanisch mit dem Fluidröhrchen (114; 356) gekoppelt ist, um das Fluidröhrchen (114; 365) um eine Drehachse zu drehen, die im wesentlichen zu der Längsachse des Röhrchens ausgerichtet ist, wenn das Fluidröhrchen (114; 356) in Drehrichtung dreht; – wobei der Schritt des Drehens in quer verlaufender Drehrichtung den Schritt des Drehens des Rotors (106; 280) umfaßt, wobei der Rotor (106; 280) bewegbar mit einer Nabe (210, 304) gekoppelt ist, die ein Angreifteil (244; 310) aufweist, das zum Angreifen am Zahnrad (274; 330) ausgebildet ist; – wobei das Angreifteil (244; 310) an dem Zahn (275; 331) angreift, der den kleinsten Abstand zur Bewegungsebene des Angreifteils (244; 310) aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß – der Schritt des Drehens des Zahnrads (274; 330) den Schritt des Bewegens der Nabe (210, 304) in bezug auf den Rotor (106; 280) umfaßt, um das Angreifteil (244; 310) radial zum Zahnrad (274; 330) anzutreiben, um an dem Zahnrad (274; 330) anzugreifen und dieses zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Einschränkens der Drehung des Zahnrads (274; 330) in eine Richtung, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der das Angreifteil (244; 310) das Zahnrad (274; 330) dreht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Anordnens des Zahnrads (274; 330) an dem Fluidröhrchen (114; 356).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bewegens der Nabe die folgenden Schritte umfaßt: – Bewegen der Nabe (210, 304) in bezug auf den Rotor (106; 280) in eine erste Richtung, die im wesentlichen der Bewegungsrichtung des Rotors (106; 280) entgegengesetzt ist, aus einer ersten Position in bezug auf den Rotor (106; 280) in eine zweite Position in bezug auf den Rotor (105; 280), um die Antriebskraft auf das Angreifteil (244; 310) aufzubringen und zu bewirken, daß das Angreifteil (214; 310) an dem Zahnrad (274; 330) angreift und dieses dreht.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem – das Angreifteil (224) schwenkbar mit der Nabe (210, 304) ver bunden ist; und – das Verfahren ferner den Schritt des Bewegens der Nabe (210, 304) in eine zweite Richtung in bezug auf den Rotor (106; 280), welche im wesentlichen der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Angreifteil (244; 310) in Kontakt mit dem Zahnrad (274; 330) anzuordnen, so daß das Angreifteil (244; 310) in eine zum Zahnrad (274; 220) radiale Richtung schwenkt und sich bewegt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem: – das Angreifteil (244; 310) ein elastisches Teil (308; 310) ist, das mit der Nabe (210, 304) gekoppelt ist; und – das Verfahren ferner den Schritt des Bewegens der Nabe (210, 304) in eine zweite Richtung in bezug auf den Rotor (106; 280), welche im wesentlichen der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Angreifteil (244, 310) in Kontakt mit dem Zahnrad (274; 330) anzuordnen, so daß das Zahnrad (274; 330) das Angreifteil (244; 310) in eine zum Zahnrad (274; 220) radiale Richtung verformt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Einschränkens der Bewegung der Nabe (210, 304) in bezug auf den Rotor (106; 280).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: – der Rotor (106; 280) das Zahnrad (274; 330) aufweist; und – das Verfahren ferner den Schritt des mechanischen Verbindens des Fluidröhrchens (114; 356) mit dem Zahnrad (274; 330) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Drehens um die Drehachse den Schritt des Drehens des Zahnrads (274; 330) in Zahninkrementen, die Zähnen des Zahnrads (274; 330) entsprechen, um das Fluidröhrchen (114; 356) um die Drehachse in den Zahninkrementen entsprechenden Inkrementen zu drehen, umfaßt.