EP4643984A1

EP4643984A1 - Laborschüttler und verfahren zur behandlung des kammerinnenraums des laborschüttlers

Info

Publication number: EP4643984A1
Application number: EP24172977.1A
Authority: EP
Inventors: Arne Schafrinski; Gregor Bechmann
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 2024-04-29
Filing date: 2024-04-29
Publication date: 2025-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einer Laborschüttler (1) zum Schütteln von auf einer Plattform gelagerten Probengefäßen (130), innerhalb einer Kammer (2) mit Bodenöffnungen (35) zum Durchtritt von Kopplungsstangen, welche die Plattform an einen Antrieb koppeln, wobei die Bodenöffnungen durch Dichtungselement (50) in Flachbauweise abgedichtet sind, wodurch das verfügbare Nutzvolumen im Kammerinnenraum maximiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft Laborschüttler für das Schütteln von in Probengefäßen gelagerten Laborproben, insbesondere von Mikroorganismen in Suspension, vorzugsweise Säugerzellen in Suspension.
Temperaturgesteuerte Laborschüttlerwerden in biologischen, medizinischen und pharmazeutischen Laboren für die Kultivierung von Zellen, Bakterien, Hefe und anderen Organismen in Suspension verwendet. Sie sind z. B. für die Produktion rekombinanter DNA, die Proteinexpression oder das Screening von Kulturen unerlässlich. Da es sich bei einem Laborschüttler in erster Linie um ein gemeinsam genutztes Gerät handelt, das rund um die Uhr bei hohen Drehzahlen und variabler Belastung läuft, muss er langlebig und zuverlässig sein.
Die für einen Benutzer relevanten Kenngrößen für einen Laborschüttler, insbesondere einen Inkubationsschüttler, sind zunächst ein bestimmte Zieltemperatur im Probenlagerraum, eine bestimmte Geschwindigkeit und dazu eine bestimmte Last-Tragfähigkeit der Schüttler-Plattform, sowie eine Regelmöglichkeit für die CO2-Konzentration und die Luftfeuchte einer Inkubationsatmosphäre. Die meisten Anwendungen erfordern die Verwendung unterschiedlicher Gefäßgrößen und -typen: von Platten für das erste Screening über konische Gefäße für Vorkulturen bis hin zu großen Kolben für die Plasmidproduktion oder Proteinexpression. Der ständige Bedarf an höheren Produktausbeuten führte zur Erfindung neuer Kolbentypen, die eine bessere Belüftung als Standard-Schüttelkolben bieten. Dadurch kann das typische Füllvolumen um bis zu 40 % erhöht werden, was zu einem höheren Gewicht auf der Plattform führt. Höhere Drehzahlen über 250 U/min sind für Anwendungen mit z. B. E. coli üblich, um eine signifikante Erhöhung der Zelldichte zu erreichen. Beim Schütteln von Probenplatten zum Screening ist es wichtig, eine vollständige Durchmischung zu erreichen und eine Sedimentation der Zellen zu verhindern. Die Anforderungen an Laborschüttler sind deshalb umfangreich, und beinhalten neben der Dauerbelastbarkeit eine ausreichende Versatilität, um insbesondere alle Arten von Plattformkonfigurationen, Lasten und auch hohe Drehzahlen zu bewältigen. Gefordert sind Langlebigkeit und Robustheit für einen zuverlässigen Betrieb über Jahre hinweg.
Als Orbitalschüttler kann ein Laborschüttler bezeichnet werden, bei dem eine Plattform in einer elliptischen oder kreisförmigen Bahn bewegt wird, wobei die Bewegung durch einen Exzenter gesteuert wird. Im Allgemeinen werden Bechergläser, Kolben und andere Gefäße an der Oberseite der Plattform befestigt, so dass die darin enthaltene Flüssigkeit an den inneren Seitenwänden des Gefäßes umhergewirbelt wird, um die Durchmischung zu erhöhen und die Wechselwirkung oder den Austausch zwischen der Flüssigkeit und der lokalen gasförmigen Umgebung zu verbessern.
Als Orbitalschüttler bezeichnet man ferner insbesondere Laborschüttler, die eine Plattform so bewegen, dass sich integral alle Punkte auf der Plattform in einer gemeinsamen, ebenen, orbitalen Bahn bewegen, als Überlagerung zweier Translationen und in der Amplitude durch einen Exzenter definiert. Eine Bewegung in einer gemeinsamen, ebenen, orbitalen Bahn meint insbesondere, dass alle Punkte auf der Plattform des Orbitalschüttlers sich in einer elliptischen oder kreisförmigen Bahn bewegen, wobei die Bahn in einer Ebene liegt. Eine "Überlagerung zweier Translationen" bezieht sich insbesondere darauf, dass die Bewegung der Plattform des Schüttlers als Kombination zweier gerader Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen betrachtet werden kann. Diese Überlagerung führt zur elliptischen oder kreisförmigen Bahn. Ein Exzenter ist eine Vorrichtung, die dazu dient, eine translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umzuwandeln. In diesem Fall definiert der Exzenter die Amplitude der Bewegung, also die maximale Auslenkung der Plattform. Ein Exzenter in der Mechanik ist eine Steuerungsscheibe, die auf einer Welle befestigt ist und deren Mittelpunkt sich außerhalb der Achse der Welle befindet.
Solche Laborschüttler weisen eine Kammer zur Aufnahme der zu temperierenden Laborproben auf, diese Kammer ist in der Regel innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Der Zugang zur Kammer, bei dem der Benutzer die Proben im Gehäuseinneren, insbesondere in der Kammer, lagert und wieder entnimmt, erfolgt in der Regel über eine Gehäuseöffnung, die mittels einer Gehäusetüre verschließbar ist. In weiteren Ausgestaltungen verfügt die Kammer auch über eine Gaszufuhr. Diese Arten von Geräten erlauben die Kultivierung von Zellen in einer CO₂ Atmosphäre. Sie werden Inkubationsschüttler genannt. Ein bekannter Laborschüttler ist der Innova^® S44i, erhältlich von der Eppendorf SE, Hamburg, Deutschland.
In einem Laborschüttler kommt es insbesondere auf die dauerhafte Zuverlässigkeit des Antriebs an. Mittels des Antriebs wird eine Plattform bewegt, die die Probengefäße des Anwenders in ständiger, gleichmäßiger, orbitaler Bewegung hält. Durch diese Bewegung werden z.B. eukaryotische Suspensionszellen im Nährmedium bewegt und sedimentieren nicht im Gefäß. Diese Bewegung ist unerläßlich für ein erfolgreiches Wachstum und somit auch für eine erfolgreiche Proteinexpression. Kontamination ist eines der größten Sicherheitsrisiken bei dieser Anwendung, so dass die Probenkammer möglichst rein gehalten werden muss.
Bei bestehenden Laborschüttlern befindet sich oftmals erhebliche Anteile von Antriebskomponenten innerhalb der Kammer, und sind dann meist durch eine Umhausung abgedeckt. Die oftmals komplexe Form bzw. die schwer zugänglichen Konturen dieser Komponenten führen gemäß den der Erfindung zugrunde liegenden Beobachtungen dazu, dass Verunreinigungen und Kontaminationen in diesem Bereich der Kammer vom Anwender schlecht oder gar nicht erreicht und somit nicht gut entfernt werden können. Zudem muss ein Benutzer oder Servicetechniker bei dieser Anordnung in die Kammer eingreifen, um eine Reinigung oder Wartung der Antriebskomponenten durchzuführen, was das Risiko einer zusätzlichen Kontamination erhöht. Ebenso stellt das Arbeiten an Komponenten innerhalb einer durch biologische Proben kontaminierte Probenkammer für das Servicepersonal ein Gesundheitsrisiko dar. Soll bei diesen Laborschüttlern der Kammerinnenraum bei einer potentiellen Kontamination gereinigt bzw. sogar sterilisiert werden, erschwert die Anordnung der Antriebskomponenten im Kammerinneren die dafür notwendigen Arbeiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Laborschüttler bereitzustellen, der einen verbesserten Aufbau hat und der insbesondere einfach zu reinigen ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Laborschüttler gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zur Sterilisierung des Laborschüttlers gemäß Anspruch 15. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung der Erfindung und den Figuren.
Mit der gewählten Gestaltung der Dichtungselemente wird ein Kammerinnenraum ermöglicht, in dem keine Antriebskomponenten angeordnet sind und der leicht zu reinigen ist. Trotz der durch die Kammerbodenöffnungen entstehenden thermischen Schwachstellen verhindern die Dichtungselemente zu kühle Oberflächentemperaturen der Kammerbodenwand, die zu Kondensat führen würden. Der erfindungsgemäße Aufbau unterstützt zudem die geringe Bauhöhe des Laborschüttlers, da der Kammerinnenraum optimal auch in der Höhe mit großen Probengefäßen genutzt werden kann. Die Bauhöhe ist vor allem für Shaker, die gestapelt genutzt werden, von großem Nutzen, da auch die oberen Geräte noch ergonomisch bedienbar sein müssen. Zudem ist die optimale Höhenausnutzung wichtig bei Geräten, die den höheren Durchsatz bzw. die optimale Proteinausbeute bei der Expression in Suspensionszellen bedienen wollen.
Die beiden bevorzugten technischen Konzepte von Dichtungselementen mit Gleitlagerung verzichten auf ein zwischen Kammerbodenwand und Verbindungselement fest verbundenes Elastomerteil, um dem Verschleiß des Elastomers bei dessen, durch dauerhafte Schüttelbewegung bewirkter, hoher Belastung entgegenzusteuern.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement ein elastomeres Material auf oder besteht daraus, insbesondere einem Silikonmaterial, vorzugsweise platinvernetztes Silikon, oder ein Fluorkautschuk.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement ein flaches Bauteil, dessen maximale Ausdehnung in Richtungen parallel zur Kammerbodenwand größer ist als dessen maximale Ausdehnung gemessen senkrecht zur Kammerbodenwand.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen, insbesondere zentralen, Durchgangskanal, mit insbesondere einer Durchtrittsöffnung auf, durch den/die das Verbindungselement durchtritt und an dem das Verbindungselement insbesondere dicht anliegt, und/oder wobei das Dichtungselement am Verbindungselement gelagert und/oder befestigt ist. Vorzugsweise handelt es sich um einen axialen Durchgangskanal, dessen Wanddicke größer ist als die Dicke einer sich radial erstreckenden Wand des Dichtungselements.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement entlang seiner Längsachse A mindestens einen Befestigungsabschnitt mit einer insbesondere variierenden radialen Ausdehnung auf. Vorzugsweise kontaktiert das Dichtungselement, insbesondere dessen Durchtrittskanal, diesen Befestigungsabschnitt, und umschließt diesen insbesondere formschlüssig.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement durch eine Gleitlagereinrichtung beweglich an der Kammerbodenwand gelagert, wobei

i) vorzugsweise die Gleitlagereinrichtung eine sich parallel zur Kammerbodenwand erstreckende Gleitfläche aufweist; ("axiales Gleitlager") oder alternativ,
ii) vorzugsweise die Gleitlagereinrichtung eine sich nicht parallel oder senkrecht zur Kammerbodenwand erstreckende Gleitfläche aufweist, ("radiales Gleitlager")

Vorzugsweise ist das Dichtungselement ein, insbesondere scheibenförmiges, Kappenelement ist, das die Kammerbodenöffnung, insbesondere während des laufenden Betriebs der Antriebsvorrichtung, überdeckt. Dies ist insbesondere nützlich bei der Gleitlagerung des Dichtungselements.
Vorzugsweise endet das Verbindungselement unterhalb einer gedachten Ebene, die vorzugsweise in der Kammer liegt und die in einem Abstand h parallel zu der Kammerbodenwand verläuft, gemessen senkrecht zur Kammerbodenwand, wobei vorzugsweise h <= 10 cm, vorzugsweise h <= 5 cm, vorzugsweise h <= 3 cm. Dadurch ist die Plattformeinrichtung in Kammerbodennähe positionierbar, und die Nutzung des Kammerinnenraums wird optimiert.
Die Länge L des Verbindungselements ist vorzugsweise so gering wie möglich und kann insbesondere L <= 200 mm, vorzugsweise 5 <= L <= 120 mm, vorzugsweise 8 <= L <= 120 mm sein.
Vorzugsweise ist der längere Teil des Verbindungselements, gemessen entlang dessen Längsachse A, außerhalb der Kammer und unterhalb der Kammerbodenwand angeordnet. Dadurch wird ein kurzer Abstand zwischen Plattformeinrichtung und Kammerbodenwand ermöglicht, und die Nutzung des Kammerinnenraums wird optimiert.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement an dem Verbindungselement befestigt und dazu eingerichtet, während der Schüttelbewegung an einer parallel zur Kammerbodenwand vorgesehenen Gleitfläche entlang zu gleiten, die an der Kammerwandöffnung, insbesondere kreisscheibenringfömig um diese herum, vorgesehen ist. Dieses Konzept wird als axiale Gleitlagerung bezeichnet. Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen parallel zur ebenen Gleitfläche und um die Kammerwandöffnung verlaufenden Dichtungsringabschnitt auf, der beim Gleiten in Kontakt mit der Gleitfläche steht.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement flach und weist insbesondere eine Gleitebene auf, die im Wesentlichen parallel zur Kammerbodenwand verläuft, wobei vorzugsweise das am Verbindungselement verankerte Dichtungselement dazu eingerichtet ist, Neigungsabweichungen zwischen der Gleitebene und der ebenen Kammerbodenwand durch eine Beweglichkeit des Dichtungselements auszugleichen, insbesondere indem das Dichtungselement mindestens einen elastisch verformbaren, insbesondere ringförmigen, Abschnitt aufweist oder vollständig elastisch verformbar ist.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement und/oder die Antriebskomponente mindestens ein Verbindungsmittel auf, insbesondere eine Schraube, insbesondere Langschraube, die durch einen zentralen Hohlraum bzw. Durchgangskanal im Verbindungselement geführt wird. Vorzugsweise ist das Verbindungselement lösbar mit der Antriebskomponente verbindbar, insbesondere im Zustand, während die Bodenöffnung durch das Dichtungselement abgedichtet ist. Vorzugsweise beinhaltet das Verbindungsmittel ein Gewinde auf, das zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen dem Verbindungselement und der Antriebskomponente eingerichtet ist und das insbesondere konzentrisch zu einer zentralen Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist.
Vorzugsweise ist an mindestens einer Antriebskomponente, insbesondere einem Getriebeelement, eine Übertragungseinrichtung, die ein- oder mehrteilig sein kann, insbesondere eine Trageplattform, insbesondere eine Übertragungsplatte, zum Tragen der Plattformeinrichtung angeordnet, mit der das mindestens eine Verbindungselement verbunden ist. Dieses Getriebeelement, insbesondere eine Trageplattform, ist insbesondere außerhalb der Kammer angeordnet.
Vorzugsweise ist unterhalb der Kammer, benachbart oder angrenzend an die Kammerbodenwand bzw. die vorzugsweise dort angeordneten Heizwendel, eine Isoliermaterialschicht aus einem thermisch isolierenden Material angeordnet ist, das insbesondere eine Isoliermaterialöffnung aufweist, durch die das Verbindungselement durchtritt. Die Isoliermaterialöffnung liegt insbesondere konzentrisch zur Kammerbodenöffnung. Vorzugsweise ist ein mit dem Verbindungselement verbundenes Isolierelement vorgesehen ist, das gemeinsam mit dem Verbindungselement gegenüber der Isoliermaterialschicht beweglich ist und das die Isoliermaterialöffnung in axialer Richtung abdeckt oder verschließt, insbesondere auch während der Schüttelbewegung.
Vorzugsweise weist der Laborschüttler eine Heizeinrichtung, die insbesondere Heizwendel - vorzugsweise an der Kammeraußenseite- beinhaltet, und eine elektrische Steuereinrichtung auf, die dazu programmiert ist, ein Hochtemperaturprogramm auszuführen, durch das die Steuereinrichtung dazu programmiert ist, dass der durch das mindestens eine Dichtungselement abgedichtete Kammerinnenraum mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 200°C betragen kann, insbesondere 180°.
Die Erfindung betrifft auch ein Laborgerät zur Inkubation von in Probengefäßen (130) enthaltenen flüssigen Laborproben, insbesondere Inkubationsschüttler, aufweisend

eine Kammer (2), die mindestens eine Kammerwand aufweist und eine Kammeröffnung (2a) zum Einstellen und Herausnehmen der Probengefäße (130) in einen Innenraum (3) der Kammer,
eine Heizeinrichtung (190), die zum Beheizen der Kammer vorgesehen ist, die mindestens einen Heizwendel aufweist, der an der Außenseite der mindestens einen Kammerwand angeordnet ist,

die mindestens eine Kammerwand mindestens einen ersten Flächenbereich aufweist, in dem die von dem mindestens ein Heizwendel abgegebene Heizleistung größer ist als in einem zweiten Flächenbereich, insbesondere indem der mindestens ein Heizwendel im ersten Bereich mit einer höheren Flächendichte verlegt ist.

Die Heizleistung wird in Watt angegeben. Sie kann bei einem Heizdrahtabschnitt über eine elektrische Messung gemessen werden. Der bei diesen Angaben zugrunde gelegte Flächenbereich beträgt in der Praxis insbesondere zwischen 10 und 50 Quadratdezimeter. Bei der Inkubationskammer liegen die senkrechten Abstände von parallel verlegten Drähten in den zentralen Flächenbereichen (zweite Flächenbereiche) der Boden-, Seiten, Rück- und Deckenwand zwischen 3 und 15 cm, insbesondere zwischen 4 und 10 cm. In den Randbereichen und nahe von Öffnungen der Kammer (erste Flächenbereiche) sind die Abstände vorzugsweise geringer als in den zentralen Flächenbereichen.
Vorzugsweise ist die Wärmestromdichte, angegeben in Watt/Quadratmeter, in dem ersten Flächenbereich größer als in dem zweiten Flächenbereich.
Der Heizdraht bzw. Heizwendel ist insbesondere auf die Kammerwand geklebt, insbesondere mittels eines Klebebands, insbesondere metallischen Klebebands, insbesondere Aluminiumklebeband.
Vorzugsweise ist der Flächenbelegungsanteil durch den mindesten einen Heizwendel, also die vom Heizwendel auf der Oberfläche belegte Fläche A_H geteilt durch die Flächeneinheit A, also A_H / A, in dem ersten Flächenbereich größer als in dem zweiten Flächenbereich.
Vorzugsweise ist die pro Flächeneinheit auf der Oberfläche verlegte Länge des mindestens einen Heizwendel, gemessen in Meter pro Quadratmeter, in dem ersten Flächenbereich größer als in dem zweiten Flächenbereich.
Bevorzugt ist jeweils, den Anteil der Länge von Heizdraht pro planarer Fläche (zum Beispiel zentral im Deckenwandbereich der Kammer) -als zweitem Flächenbereich - mit dem Anteil der Länge von Heizdraht im Kammerwandrandbereich und/oder einer Kammerwandöffnung und/oder einem Kammerwandkrümmungsbereich -als erstem Flächenbereich- vergleichen.
Vorzugsweise liegt der erste Flächenbereich näher an einem Rand der Kammerwand, einer Öffnung der Kammerwand und/oder einem Krümmungsbereiche, insbesondere einer Ecke, der Kammer, als der zweite Flächenbereich. In den genannten Bereichen wird im Vergleich zur planaren Fläche der Kammerwand mehr Wärme an die Umgebung abgeführt, was durch die höhere Heizwendeldichte bzw. höhere Heizleistung kompensierbar ist. Im Resultat wird eine homogenere Kammertemperatur erreicht und das Risiko der Kondensatbildung an ersten Flächenbereichen vermieden.
Vorzugsweise weist das Laborgerät eine elektrische Steuereinrichtung auf, insbesondere eine Datenverarbeitungseinrichtung, und ist vorzugsweise dazu programmiert, eine Temperatur einer Kammer, insbesondere der Kammerwand, zu erfassen und insbesondere in Abhängigkeit von dieser Temperatur die Leistung der Heizeinrichtung einzustellen.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu programmiert, eine Temperatur der Heizeinrichtung, auf eine gewünschte, insbesondere konstante, Zieltemperatur zu regeln. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu programmiert, einen Heizregelkreis zu bilden, der dazu eingerichtet ist, die mittels eines Temperatursensors gemessene Temperatur eines Heizelements des Verdampfers auf eine konstante Zieltemperatur zu regeln, bei der ein mit dem Heizelement in Kontakt kommendes Wasservolumen verdampft wird und dabei dem Heizelement Wärme entzieht,
Die elektronische Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu programmiert, mindestens eine Funktion der Beleuchtungseinrichtung zu steuern, insbesondere die Dauer und/oder Intensität und/oder Farbe und/oder in Abhängigkeit von Sensorsignalen, insbesondere dem Signal eines Türsensors des Inkubators.
Die Funktionen der Steuereinrichtung sind insbesondere durch Programmcode und/oder durch elektronische Schaltkreise implementiert. Die Steuereinrichtung kann einen Mikrocontroller, eine Recheneinheit (CPU) zum Verarbeiten von Daten bzw. einen Mikroprozessor aufweisen, die jeweils der Datenverarbeitungseinrichtung zugeordnet sein können.
Die Steuereinrichtung kann als selbständig arbeitendes Bauteil ausgebildet sein, dass die Funktionen der Beleuchtungseinrichtung steuert, das aber insbesondere nicht eine oder mehrere Funktionen des Laborgeräts steuert, mit dem die Beleuchtungseinrichtung verbunden ist oder dessen Bestandteil die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise ist.
Die Steuereinrichtung kann aber auch durch eine solche Steuereinrichtung gebildet sein, die außer den Funktionen der Beleuchtungseinrichtung auch mindestens eine, mehrere oder alle Funktionen des Laborgeräts steuert, mit dem die Beleuchtungseinrichtung verbunden ist oder dessen Bestandteil die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise ist. Eine der Funktionen des Laborgeräts ist insbesondere die Regelung der Temperatur in der Inkubationskammer des Laborgeräts, oder die Regelung der Gaszusammensetzung in der Inkubationskammer, insbesondere der CO2-Konzentration. Eine der Funktionen des Laborgeräts ist insbesondere auch die Steuerung eines Benutzerschnittstellenmoduls des Laborgeräts, das dem Benutzer Informationen anzeigt, insbesondere über Sensorwerte zu in/an der Inkubationskammer gemessenen physikalischen oder chemischen Größen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Behandlung des Kammerinnenraums eines Laborschüttlers gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der eine Heizeinrichtung und eine elektrische Steuereinrichtung aufweist, die dazu programmiert ist, ein Hochtemperaturprogramm auszuführen, durch das die Steuereinrichtung dazu programmiert ist, dass der durch das mindestens eine Dichtungselement abgedichtete Kammerinnenraum mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden, insbesondere zwischen 20 Minuten und 5 Stunden, betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C, bis zu 180° oder 200°C betragen kann, wobei das Verfahren den Schritt aufweist:

Aufheizen des Kammerinnenraums mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden, insbesondere zwischen 20 Minuten und 5 Stunden, betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C , insbesondere bis zu bis zu 180° oder 200°C, betragen kann.

Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine Exzenterscheibe auf und insbesondere eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine Exzenterscheibe auf, die mindestens eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung, insbesondere mit Ausrichtung radial nach außen, aufweist.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine erste Exzenterscheibe auf, die mindestens eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung, insbesondere mit Ausrichtung radial nach außen, aufweist, und vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine zweite Exzenterscheibe auf, die mindestens eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung, insbesondere mit Ausrichtung radial nach außen, aufweist. Diese Anordnung wird auch als Zweifach-Exzenterscheibe bezeichnet. Das Verbindungselement ist dabei vorzugsweise um seine Längsachse drehbar azentrisch in der zweiten Exzenterscheibe gelagert, vorzugsweise mittels eines Gelenklagers.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen Dichtungsringabschnitt auf, der parallel zur Gleitfläche verläuft, die gegenüber der Kammerbodenwand senkrecht verläuft oder zumindest geneigt ist und konzentrisch zur Kammerwandöffnung verläuft, und der beim Gleiten in Kontakt mit der Gleitfläche steht.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement flach und weist eine Hauptebene auf, die im Wesentlichen parallel zur Kammerbodenwand verläuft, wobei das am Verbindungselement verankerte Dichtungselement mindestens einen elastisch verformbaren, insbesondere ringförmigen Abschnitt aufweist oder vollständig elastisch verformbar ist.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement magnetische Abschnitte auf, durch deren magnetische Anziehungskraft das Dichtungselement in Richtung der Kammerbodenwand gezogen wird.
Vorzugsweise ist eine radiale Gleitfläche an einem kreisringförmigen Einsatzelement, insbesondere einer Lagerhülse, vorgesehen, das an der Kammerwandöffnung befestigt ist und insbesondere in diese hineinragt.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen gekrümmten Wandabschnitt auf, der insbesondere als ringförmige Wanne gestaltet ist, in deren Zentrum ein Durchgangskanal, bzw. eine Durchtrittsöffnung für den Durchtritt des Verbindungselementes vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist ein Halteringelement vorgesehen, mit dem das Dichtungselement an der Kammerbodenöffnung befestigt ist, und der sich insbesondere mit einem hohlzylinderförmigen Abschnitt in Richtung der Vorrichtungsraums erstreckt.
Der Laborschüttler zum Schütteln von Laborproben ist insbesondere zum Temperieren der Laborproben eingerichtet. Solche Geräte werden elektrisch betrieben und weisen einen Spannungsanschluss auf. Der Laborschüttler temperiert die Laborproben, das heißt, er hält das Gehäuseinnere und damit die dort lagernden Laborproben im Rahmen von Toleranzen durch eine Temperaturregelung auf einer insbesondere vom Benutzer einstellbaren Solltemperatur. Diese kann über der Raumtemperatur (Umgebungstemperatur) liegen, wie dies bei einem Wärmeschrank oder Inkubator der Fall ist, oder kann unter der Raumtemperatur liegen, wie dies bei einem Kühlschrank oder Gefrierschrank der Fall ist. Bei einem als Klimalaborschüttler ausgebildeten Laborschüttler wird vorzugsweise auch ein im Inneren des Gehäuses vorherrschender Klimaparameter im Rahmen von Toleranzen geregelt. Dieser Klimaparameter kann die Luftfeuchtigkeit sein, und/oder eine Gaskonzentration, z.B. eine CO2, O2 und/oder N2-Konzentration. Ein solcher Klimalaborschüttler ist beispielsweise ein Laborschüttler zum Schütteln von Laborproben, insbesondere mit lebenden Zellkulturen, mit Inkubatorfunktion, auch bezeichnet als Inkubationsschüttler.
Typische Merkmale solcher Laborschüttler können eine oder mehrere der folgenden Merkmale sein:

Temperaturkontrollierbarkeit der Kammer: Beheizung auf maximal 60, 80 °C für die Zellkultur.
Drehzahlbereich der Schüttelbewegung: (25 - 500, -1000 rpm).
Gehäuseformat derart, dass eine Aufstellbarkeit im Labor (auf dem Labortisch, unter dem Labortisch, stapelbare Standmodelle) möglich ist.
Stapelbarkeit des Gehäuses (2 oder 3 oder mehr übereinander).
Kapazität und Durchsatz: Gefäßtyp, Größe und Kapazität.
Beladungsart (von vorne oder von oben).
CO2-Regelung.
Photosynthetisches Licht.

Besonders bevorzugt ist der Laborschüttler dazu eingerichtet, mithilfe einer Temperiereinrichtung und/oder einer Heizeinrichtung ein Hochtemperaturverfahren im Inneren der Kammer zum Sterilisieren des Kammerinnenraums durchzuführen, bei dem die Kammer für einen Zeitraum von mehreren Sekunden (z.B. von 1, 2, 5, 10, 30 Sekunden) bis mehreren Minuten (z.B. bis zu 1, 2, 3 5, 10, 30, 60, 120, 240, 480 oder 600 Minuten) einer Temperatur von zwischen 150°C und 200°C, vorzugsweise mindestens 180° C ausgesetzt ist, ohne dass der Auszugsmechanismus, vorzugsweise inklusive der aufgesetzten Probenplattform, entnommen werden muss. Besonders bevorzugt ist der Laborschüttler, insbesondere eine elektronische Steuerungseinrichtung, welche insbesondere die Temperiereinrichtung und/oder die Heizeinrichtung steuert, dazu eingerichtet, die Kammer für einen Zeitraum von mehr als einer Stunde, insbesondere für einen Zeitraum von mehreren Stunden, z.B. für einen Zeitraum innerhalb eines Zeitintervalls von 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9 oder 10 Stunden, einer Zieltemperatur von zwischen 150°C und 200°C, vorzugsweise mindestens 180° C auszusetzen. Dabei benötigt die Kammer in der Regel eine Aufwärmzeit, um die Zieltemperatur zu erreichen und eine Abkühlzeit, um von der Zieltemperatur wieder auf eine Normalbetriebstemperatur abzukühlen. Insbesondere ist der Auszugsmechanismus bei der Durchführung des Hochtemperaturzyklus in der verschlossenen Kammer angeordnet. Der Auszugsmechanismus und die Probenplattform sind insbesondere aus entsprechend hochtemperaturbeständigem Material gefertigt, insbesondere einem Edelstahl, oder Aluminium, insbesondere anodisiertem Aluminium.
Die Laborschüttler weist vorzugsweise ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist vorzugsweise ein äußeres Gehäuse, dessen Gehäusewände mit der Umgebung in Kontakt stehen. Die Gehäusetüre kann entsprechend eine äußere Gehäusetüre sein, die in der Verschlussposition an die Umgebung grenzt.
Die Gehäusetüre weist insbesondere eine Scharniereinrichtung auf, welche die Gehäusetüre schwenkbar mit dem Gehäuse verbindet. Eine solche Schwenktüre wird durch eine Rotation zwischen einer geöffneten Position und der Verschlussposition bewegt. Die Scharniereinrichtung kann insbesondere an der -im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Laborschüttlers - vertikal orientierten Außenkante eines quaderförmigen Gehäuses liegen, welche an die Gehäuseöffnung angrenzt. Die Bodenplatte eines quaderförmigen Gehäuses ist im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Laborschüttler horizontal angeordnet, die Seitenwände des Gehäuses sind insbesondere vertikal angeordnet, und die Deckplatte des Gehäuses ist insbesondere der Bodenplatte gegenüberliegend horizontal angeordnet.
Eine Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil der elektrischen Steuereinrichtung, die Funktionen des Laborschüttlers steuert und die der Laborschüttler vorzugsweise aufweist. Die Funktionen der Steuereinrichtung sind insbesondere durch elektronische Schaltkreise implementiert. Die Steuereinrichtung kann einen Mikrocontroller, eine Recheneinheit (CPU) zum Verarbeiten von Daten und/oder einen Mikroprozessor aufweisen, die jeweils die Datenverarbeitungseinrichtung beinhalten können. Die Steuereinrichtung und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung eines Steuerungsverfahrens ausgebildet, das auch als Steuerungssoftware oder Steuerungsprogramm bezeichnet wird. Ein solches Steuerungsverfahren kann den zeitlichen Verlauf einer Schüttelbewegung definieren, die mittels der Schütteleinrichtung durchgeführt werden kann. Diese Schüttelbewegung ist insbesondere definiert durch Richtung(en) von Translationsbewegungen und/oder Amplitude(n) von aufeinanderfolgenden Bewegungsabschnitten, die in einer x-y-Ebene durchgeführt werden. Diese x-y-Ebene ist in der Regel parallel zur Probenplattform und/oder eines Kammerbodens. Bevorzugte Durchmesser einer in einer x-y-Ebene ausgeführten Schüttelbewegung liegen zwischen 0 und 5,08 cm (2 Inch) oder bis 7.62 cm (3 Inch). Die Schütteleinrichtung, insbesondere ein Orbitalantrieb, ist vorzugsweise für eine Schüttelbewegung mit einem maximalen Durchmesser zwischen 0 und 5,08 cm oder bis 7.62 cm (3 Inch) eingerichtet. Die Funktionen des Laborschüttlers und/oder der Steuereinrichtung können in Verfahrensschritten beschrieben werden. Sie können als Bestandteile des Steuerungsprogramms realisiert sein, insbesondere als Unterprogramme des Steuerungsprogramms.
Vorzugsweise ist der Laborschüttler ein Inkubationsschüttler. Der Inkubationsschüttler ist dann auch als Labor-Inkubator betreibbar und ist damit ein Gerät, mit dem kontrollierte Klimabedingungen für verschiedene biologische Entwicklungs- und Wachstumsprozesse geschaffen und erhalten werden können. Er dient insbesondere der Schaffung und Erhaltung eines Mikroklimas mit geregelten Gas-, und/oder Luftfeuchtigkeits- und/oder Temperatur-Bedingungen in der Kammer, wobei diese Behandlung zeitabhängig sein kann. Der Inkubationsschüttler kann insbesondere einen Zeitgeber aufweisen, insbesondere eine Zeitschaltuhr, eine als Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgeführte Temperiereinrichtung und vorzugsweise eine Einstellung für die Regelung eines der Kammer zugeführten Austauschgases, eine Einstelleinrichtung für die Zusammensetzung des Gases in der Kammer des Inkubationsschüttler, insbesondere zur Einstellung des CO₂ und/oder des O₂ und/oder des N₂-Gehalts Gehalts des Gases und/oder eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Luftfeuchtigkeit in der Kammer des Inkubationsschüttler.
Der Inkubationsschüttler weist insbesondere die Inkubatorkammer (=Kammer) auf, ferner vorzugsweise eine Regeleinrichtung mit mindestens einem Regelkreis, dem als Stellglied die mindestens eine Temperiereinrichtung und als Messglied mindestens ein Temperatursensor zugeordnet sind. Je nach Ausführungsform kann darüber auch die Luftfeuchte geregelt werden, wobei vorzugsweise die Luftfeuchtigkeit durch einen Luftfeuchte-Sensor (rH-Sensor) in der Kammer gemessen wird und die Luftfeuchtigkeit insbesondere Eingangsgröße des Regelkreises ist. Zur Luftbefeuchtung der Kammer kann darin eine mit Wasser gefüllte Wanne in der Inkubatorkammer vorgesehen sein, die geheizt oder gekühlt werden kann, um über die Verdunstung die Luftfeuchtigkeit einzustellen. Bevorzugter ist aber, eine Verdampfervorrichtung im Außenbereich der Kammer vorzusehe, die bedarfsweise aktiv Dampf erzeugt und durch eine Dampfeintrittsöffnung der Kammerwand der Kammer zuführt. Diese Dampfzuführung ist vorzugsweise mittels der Steuereinrichtung geregelt. CO₂- Inkubationsschüttler dienen insbesondere der Kultivierung tierischer bzw. humaner Zellen.
Die Steuerungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass ein Programmparameter oder ein Steuerungsparameter des Laborschüttlers, insbesondere des Inkubationsschüttlers, automatisch in Abhängigkeit von anderen Daten gewählt wird. Eine von einem Steuerungsparameter gesteuerte Behandlung der mindestens einen Zellkultur in mindestens einem Zellkulturbehälter entspricht bei einem Inkubator insbesondere einer Klimabehandlung, der die mindestens eine Zellkultur unterzogen wird. Mögliche Parameter, insbesondere Programmparameter, insbesondere Nutzerparameter, die zur Beeinflussung einer Klimabehandlung verwendet werden, definieren insbesondere die Temperatur der Kammer, in der die mindestens eine Probe inkubiert wird, die relative Gaskonzentration von O₂- und/oder CO₂ und/oder N₂ in der Kammer, die Luftfeuchtigkeit im in der Kammer und/oder mindestens einen Ablaufparameter, der den Ablauf, insbesondere die Reihenfolge, eines aus mehreren Schritten bestehenden Inkubationsbehandlungsprogramms und/oder Schüttelprogramms beeinflusst oder definiert.
Die Temperiereinrichtung kann eine kombinierte Heiz- / Kühleinrichtung sein. Sie ist vorzugsweise nur eine Heizeinrichtung. Diese kann insbesondere die Wärme über einen elektrischen Widerstandsdraht erzeugen. Vorzugsweise ist der Widerstandsdraht an der Außenseite mindestens einer, mehrerer oder aller Kammerwände angebracht, welche die Kammer bilden.
Die Laborschüttler bzw. der Inkubationsschüttler kann genau eine Kammer aufweisen, kann aber auch mehrere Kammern aufweisen, deren Atmosphäre (Temperatur, relative Gaskonzentration, Luftfeuchte) insbesondere individuell oder gesammelt einstellbar sein kann. Eine typische Größe des Inneren einer Kammer liegt zwischen 50 und 400 Litern, wobei auch für besondere Anwendungen (IVF) kleinere Kammergrößen möglich sind, insbesondere 10 bis 49 Liter.
Die Plattformeinrichtung ist insbesondere aus dem Kammerinnenraum entnehmbar. Die Plattformeinrichtung ist insbesondere an mindestens einer Antriebskomponente montierbar und von dieser demontierbar, insbesondere an einer Übertragungseinrichtung, insbesondere einer Übertragungsplatte, welche die Schüttelbewegung von der Antriebsvorrichtung auf die Plattformeinrichtung überträgt. Dazu ist mindestens ein Verbindungsmittel vorgesehen, welches die Plattformeinrichtung, insbesondere eine Subplattform der Plattformeinrichtung, mit der Antriebskomponente, insbesondere der Übertragungseinrichtung, insbesondere einer Übertragungsplatte, lösbar verbindet. Das mindestens eine Verbindungsmittel kann insbesondere zum werkzeuglosen Herstellen oder Lösen dieser Verbindung eingerichtet sein, es ist aber auch eine Montage mit Werkzeug bevorzugt. Dazu kann das mindestens eine Verbindungsmittel eine Schraube mit einem Schraubkopf, aufweisend eine passende Kontur für den Formschluss mit dem Werkzeug, oder eine Schraube mit Handdrehkopf, mit einer Rasteinrichtung oder mit einer Schnellspanneinrichtung beinhalten.
Die Übertragungseinrichtung weist vorzugsweise mindestens ein Übertragungsteil auf, insbesondere eine Übertragungsplatte, die insbesondere Bestandteil der Antriebsvorrichtung ist, mit der die Plattformeinrichtung lösbar verbunden ist und durch die insbesondere die Schüttelbewegung auf die Plattformeinrichtung übertragen wird. Das Übertragungsteil kann auch ein Rahmeneinrichtung sein, insbesondere eine Gestelleinrichtung. Die Übertragungseinrichtung kann mehrere Übertragungsteile aufweisen, welche die Übertragung der Schüttelbewegung auf die Plattformeinrichtung unterstützen.
Die Plattformeinrichtung kann eine Subplattform beinhalten, die mittels dem mindestens einen Verbindungsmittel mit der Antriebskomponente, insbesondere der Übertragungsplatte, verbunden und/oder verbindbar ist.
Die Plattformeinrichtung kann eine Trageplattform beinhalten, welche dem Tragen der zu schüttelnden Probengefäße in der Kammer dient. Die Trageplattform kann lösbar mit der Subplattform verbunden sein und kann insbesondere über eine Schieneneinrichtung beweglich an der Subplattform gelagert sein.
Die Plattformeinrichtung ist jedenfalls im Betrieb des Laborschüttlers, also während der Schüttelbewegung, in der Kammer angeordnet. Die Plattformeinrichtung ist vorzugsweise im Betrieb fest bzw. unbeweglich, aber insbesondere lösbar, mit der Übertragungseinrichtung verbunden.
Die Plattformeinrichtung kann eine Schieneneinrichtung beinhalten, mittels der die Trageplattform teilweise, insbesondere zu 40-95%, oder vollständig aus der Kammer herausfahrbar ist, wenn die Kammertüre geöffnet ist. Dadurch kann der Laborschüttler komfortabel beladen und entladen werden. Zudem wird die Demontage der Plattformeinrichtung, insbesondere Subplattform, von der Übertragungseinrichtung vereinfacht. Die Schieneneinrichtung weist insbesondere erste Schienenelemente auf, die an der Subplattform gelagert sind, und zweite Schienenelemente, die an der Trageplattform gelagert sind. Die zweiten Schienenelemente können durch Gleitlagerung und/oder Wälzlagerung an den ersten Schienenelementen gelagert sein.
Der Vorrichtungsraum ist vorzugsweise unterhalb der Plattformeinrichtung angeordnet. Dadurch ist der Vorrichtungsraum einfach separierbar vom Probenraum innerhalb der Kammer, in dem die Plattformeinrichtung und die Probengefäße auf der Plattformeinrichtung angeordnet sind. Der Vorrichtungsraum kann ein Raum innerhalb der Kammer sein. Vorzugsweise ist der Vorrichtungsraum ein Raum außerhalb der Kammer, insbesondere unterhalb der Kammer. "Unterhalb" bedeutet "in Richtung der Gravitation", da der Laborschüttler im bestimmungsgemäßen Betrieb so angeordnet ist, dass eine Trageplattform einen horizontalen Trägerbereich aufweist.
Der Vorrichtungsraum wird auch als Antriebsraum bezeichnet, da dort mindestens eine Antriebskomponente angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass dort Komponenten angeordnet sind, die nicht zur Antriebsvorrichtung zu rechnen sind, beispielsweise elektronische Bauteile, zum Beispiel eine elektronische Steuereinrichtung des Laborschüttlers. Diese elektronischen Bauteile können mindestens eine Platine beinhalten.
Der Laborschüttler weist eine Schubladeneinrichtung mit mindestens einem, vorzugsweise genau einem Schubladenelement -oder zwei, drei vier oder mehr Schubladenelementen- auf, das beweglich in dem Vorrichtungsraum gelagert ist und mit dem die mindestens eine Antriebskomponente verbunden ist und das insbesondere diese mindestens eine Antriebskomponente trägt. Das Schubladenelement ist im Betrieb des Laborschüttlers vorzugsweise durch Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben, eine Rasteinrichtung oder eine Schnellspanneinrichtung, mit einer Gerätebasis des Laborschüttlers lösbar verbunden, insbesondere verbindbar. Vor dem Herausziehen des Schubladenelements aus dem Vorrichtungsraum ist diese durch das Verbindungsmittel erzeugte feste Verbindung zu lösen.
Das mindestens eine Schubladenelement ist zwischen einer ersten Position, in der das mindestens eine Schubladenelement im Vorrichtungsraum angeordnet ist, und einer zweiten Position bewegbar, in der das mindestens eine Schubladenelement aus dem Vorrichtungsraum ausgefahren ist. Vorzugsweise ist die Schubladeneinrichtung dazu eingerichtet, dass das Schubladenelement in der zweiten Position zu mindestens 50% aus dem Vorrichtungsraum herausziehbar ist, vorzugsweise zu mindestens 70%, vorzugsweise zu mindestens 80%, vorzugsweise zu mindestens 90%, oder vorzugsweise zu mindestens 95%, oder vorzugsweise vollständig. In den letzten beiden Fällen wird der Auszug als "Vollauszug" bezeichnet.
Vorzugsweise weist der Laborschüttler eine Gerätebasis auf, welche die restlichen Bestandteile des Laborschüttlers trägt. Die Gerätebasis ist insbesondere geeignet, mindestens einen weiteren -oder mehrere- Laborschüttler zu tragen, wenn der Laborschüttler stapelbar ausgebildet ist. Das Schubladenelement ist vorzugsweise einerseits beweglich mit der Gerätebasis verbunden, andererseits insbesondere mittels einer Führungseinrichtung, insbesondere Schieneneinrichtung, beweglich an der Gerätebasis gelagert. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das mindestens eine, vorzugsweise genau eine, Schubladenelement gegenüber einer Gerätebasis des Laborschüttlers bei einer translatorischen Auszugbewegung zu führen. Die Führungseinrichtung kann ein erstes Führungselement, insbesondere eine Schiene, aufweisen, das auf einer ersten Seite des Schubladenelements angeordnet ist, und kann ein zweites Führungselement, insbesondere eine Schiene, aufweisen, das auf einer zweiten Seite des Schubladenelements angeordnet ist, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Das Schubladenelement kann mindestens einen Lagerabschnitt haben, mit dem das Schubladenelement an der Gerätebasis, insbesondere einem Lagerabschnitt der Gerätebasis, gelagert ist. Der Lagerabschnitt kann jeweils ein Bestandteil eines Gleitlagers sein, kann aber auch ein Wälzlager beinhalten. Der Lagerabschnitt kann insbesondere ein oder mehr Kunststoffelemente aufweisen, die zum Gleiten auf einem Gleitlager, insbesondere Gleitfläche, der Gerätebasis ausgebildet sind. Das Kunststoffelement kann eine Platte oder Membran sein. Polycarbonat oder POM sind beispielsweise hierfür geeignete Kunststoffe.
Vorzugsweise weist Schubladeneinrichtung eine Schieneneinrichtung auf, mittels der das mindestens eine Schubladenelement, insbesondere mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung, beweglich im Vorrichtungsraum an der Gerätebasis gelagert ist. Die Schieneneinrichtung weist insbesondere erste Schienenelemente auf, die an der Gerätebasis gelagert sind, und zweite Schienenelemente, die an dem Schubladenelement gelagert sind. Die zweiten Schienenelemente können durch Gleitlagerung und/oder Wälzlagerung an den ersten Schienenelementen gelagert sein.
Vorzugsweise beinhaltet die Antriebsvorrichtung eine Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, die mit der Gerätebasis fest verbunden ist, insbesondere form-, kraft- und oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall nicht an dem Schubladenelement gelagert und wird somit auch nicht aus dem Vorrichtungsraum des Laborschüttlers herausbewegt, wenn das Schubladenelement von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
Vorzugsweise beinhaltet die Antriebsvorrichtung eine Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, die mit der Gerätebasis fest verbunden ist, insbesondere form-, kraft- und oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall nicht an dem Schubladenelement gelagert und wird somit auch nicht aus dem Vorrichtungsraum des Laborschüttlers herausbewegt, wenn das Schubladenelement von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
Die Antriebsvorrichtung kann aber auch eine Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, beinhalten, die mit dem mindestens einen Schubladenelement fest verbunden ist, insbesondere form-, kraft- und oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall an dem Schubladenelement gelagert und wird somit auch gegenüber der Gerätebasis bewegt, insbesondere aus dem Vorrichtungsraum herausbewegt, wenn das Schubladenelement von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
Vorzugsweise beinhaltet die mindestens eine Antriebskomponente eine Riemenscheibe, die über einen Riemen mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, die insbesondere neben der Schubladeneinrichtung angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Antriebseinheit ein Direktantrieb. Die Abtriebswelle des Direktantriebs ist vorzugsweis koaxial mit einer Antriebsscheibe, insbesondere Exzenterscheibe verbunden, um diese -insbesondere ohne Verwendung einer Getriebeeinrichtung- anzutreiben. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall insbesondere auf dem Schubladenelement angeordnet. Die Antriebseinheit kann ein Elektromotor in Flachbauweise sein, dessen Höhe geringer ist als dessen Breite und/oder Tiefe. Insbesondere kann die Antriebseinheit ein scheibenförmiger Motor sein, insbesondere ein Scheibenläufermotor.
Die Antriebsscheibe weist vorzugsweise ein Übertragungselement auf, das exzentrisch zur Rotationsachse der Antriebsscheibe angeordnet ist und das insbesondere die Schüttelbewegung bewirkt. Das Übertragungselement verbindet vorzugsweise die Antriebsscheibe mit der Übertragungseinrichtung.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Antriebskomponente einen oder mehrere bewegliche Sockelteile, auch bezeichnet als Lagerelemente oder Idler, auf, die insbesondere mit dem mindestens einen Schubladenelement und insbesondere mit der Übertragungseinrichtung bzw. der Übertragungsplatte verbunden sind.
Ein Idler (deutsch: Leerlaufrolle) ist insbesondere dazu eingerichtet, um die Plattformeinrichtung zu unterstützen, die durch die Exzenterscheibe angetrieben wird und eine Orbitalbewegung ausführt. Der Idler hat insbesondere keine aktive Antriebsfunktion, sondern dient vielmehr dazu, die Übertragungseinrichtung zu stabilisieren und zu unterstützen, während sie durch den Exzenter angetrieben wird.
Der Idler befindet sich typischerweise an einem Punkt entlang der Bahn der Übertragungseinrichtung und hilft dabei, die seitliche Bewegung zu stabilisieren und zu führen, während die Plattformeinrichtung die Schüttelbewegung durchführt. Sie trägt dazu bei, die Belastung auf das Übertragungselement und die Antriebskomponenten zu verringern und die Lebensdauer des Systems zu verlängern.
Zusammengefasst unterstützt der mindestens eine Idler die Übertragungseinrichtung und damit die Plattformeinrichtung, indem er eine stabile Führung entlang der Bahn der Orbitalbewegung gewährleistet und die exzentrische Bewegung des Exzenters stabilisiert.
Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung eine zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung eingerichtete Antriebseinheit und eine zur Umwandlung der Antriebsbewegung in die Schüttelbewegung eingerichtete Getriebeeinrichtung auf, die mindestens ein Getriebeelement aufweist. Dabei sind die Antriebseinheit und das mindestens eine Getriebeelement Antriebskomponenten, von denen mindestens eine mit dem mindestens einen Schubladenelement verbunden sind. Die Antriebsbewegung ist insbesondere eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors. Die Schüttelbewegung der Plattformeinrichtung ist derart, dass sich integral alle Punkte auf der Plattformeinrichtung in einer gemeinsamen, ebenen, orbitalen Bahn bewegen, definiert als Überlagerung zweier Translationen und in der Amplitude durch einen Exzenter.
Die Getriebeeinrichtung beinhaltet insbesondere solche beweglichen Komponenten, die in der kinematischen Kette zwischen der Antriebseinheit und den Verbindungselementen stehen, welche die Plattformeinrichtung mit der Antriebsvorrichtung verbinden.
Vorzugsweise wird die Kammer durch eine Kammerbodenwand begrenzt, welche den Innenraum der Kammer von dem vorzugsweise unterhalb der Kammerbodenwand vorgesehenen Vorrichtungsraum trennt und die zur Kopplung der Antriebsvorrichtung mit der Plattformeinrichtung eingerichtet ist, insbesondere, indem sie mindestens eine Bodenöffnung aufweist, insbesondere mehrere Bodenöffnungen, vorzugsweise zwei, drei oder vorzugsweise vier Bodenöffnungen.
Vorzugsweise ist die Kammer durch eine Kammerbodenwand begrenzt. Vorzugsweise weist der Laborschüttler mindestens ein Verbindungselement auf, insbesondere eine Kopplungsstange, durch das die Plattformeinrichtung mit der mindestens einen Antriebskomponente lösbar verbunden ist. Die Verbindung durch dieses Verbindungselement ist vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig. Vorzugsweise erstreckt sich das mindestens eine Verbindungselement durch mindestens eine Bodenöffnung der Kammerbodenwand, wenn die Plattformeinrichtung mit der mindestens einen Antriebskomponente verbunden ist. Vorzugsweise erstreckt sind mehrere Bodenöffnungen vorgesehen, durch die sich jeweils genau ein Verbindungsmittel erstreckt.
Vorzugsweise verläuft die Schüttelbewegung parallel zu der Kammerbodenwand, also insbesondere horizontal, wobei mindestens eine Bodenöffnung der Kammerbodenwand vorzugsweise so dimensioniert ist, dass die der Schüttelbewegung entsprechende Relativbewegung von Verbindungselement und Kammerbodenwand ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Bodenöffnung durch ein Dichtungselement abgedichtet, das zwischen Kammerbodenwand und Verbindungselement angeordnet ist. Vorzugsweise ist jede Bodenöffnung durch ein Dichtungselement abgedichtet, das insbesondere zwischen Kammerbodenwand und Verbindungselement angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement mit dem Verbindungselement verbunden, vorzugsweise aber nicht mit der Kammerbodenwand verbunden ist oder vorzugsweise auch mit der Kammerbodenwand verbunden. Die Verbindung ist dabei jeweils vorzugsweise kraft/und oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement und/oder eine Antriebskomponente, insbesondere die Übertragungseinrichtung, mindestens ein Verbindungsmittel auf, insbesondere eine Schraube oder Langschraube, die insbesondere durch eine zentrale Bohrung im Verbindungselement geführt wird, oder eine Rast- oder Schnellspanneinrichtung. Durch das mindestens eine Verbindungsmittel ist das Verbindungselement vorzugsweise lösbar mit der Antriebskomponente, insbesondere der Übertragungseinrichtung, verbindbar, insbesondere während die Bodenöffnung durch das Dichtungselement abgedichtet ist.
Vorzugsweise weist das Verbindungsmittel ein Gewinde auf, das zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen dem Verbindungselement und der Übertragungseinrichtung eingerichtet ist und das insbesondere konzentrisch zu einer zentralen Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Antriebskomponente, insbesondere ein Getriebeelement, die Übertragungseinrichtung, insbesondere eine Übertragungsplatte, auf, zum Tragen der Plattformeinrichtung. Mit der Übertragungseinrichtung ist insbesondere das mindestens eine Verbindungselement verbindbar.
Vorzugsweise weist der Laborschüttler eine Schubladeneinrichtung mit mindestens einem Schubladenelement auf, das beweglich in dem Vorrichtungsraum gelagert ist und mit dem die mindestens eine Antriebskomponente verbunden ist.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Schubladenelement zwischen einer ersten Position, in der das mindestens eine Schubladenelement im Vorrichtungsraum angeordnet ist, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der das mindestens eine Schubladenelement zumindest teilweise aus dem Vorrichtungsraum ausgefahren ist. Insbesondere ist die Übertragungseinrichtung mit mindestens einem Schubladenelement verbunden, wenn dieses zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt wird.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers lassen sich der Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren entnehmen. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch im Wesentlichen gleiche Bauteile:
Es zeigen:

Fig. 1a zeigt eine perspektivische seitlich-frontale Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers gemäß Ausführungsbeispiel.
Fig. 1b zeigt den Laborschüttler der Fig. 1a, mit einer abgenommenen Seitenwand und den seitlich der Kammer in einer Elektronikkammer angeordneten Komponenten.
Fig. 1c zeigt den Laborschüttler der Fig. 1a, mit geöffneter Schwenktüre, wobei die Dichtungselemente, Verbindungselemente, Subplattform und Plattform sowie Probengefäße aus der Kammer entfernt sind und deshalb nicht dargestellt sind.
Fig. 1d zeigt den Laborschüttler der Fig. 1c, mit abgenommener Frontplatte, hinter der sich der, unterhalb der Kammer gelegene, Antriebsraum befindet.
Fig. 2a zeigt perspektivisch ein mit einem kappenförmigen Dichtungselement versehenes Verbindungselement, das mit dem Laborschüttler der Fig. 1a bis 1d verwendbar ist.
Fig. 2b zeigt eine Querschnittsansicht des mit dem kappenförmigen Dichtungselement versehenen Verbindungselements der Fig. 2a, geschnitten durch die zentrale Längsachse A des Verbindungselements.
Fig. 3 zeigt die mit dem kappenförmigen Dichtungselement versehenen Verbindungselemente der Fig. 2a und Fig. 2b, die auf einer als Übertragungsplatte gebildeten Antriebskomponente des Laborschüttlers der Fig. 1a bis Fig. 1d montiert sind, wobei die Subplattform und Plattformeinrichtung im Kammerinnraum nicht gezeigt sind.
Fig. 4 zeigt den Laborschüttler der Fig. 2a, mit geöffneter Schwenktüre, in einer geschnittenen Ansicht, bei der der Laborschüttler parallel zu einer Seitenwand und durch die zentralen Längsachsen zweier Verbindungselemente geschnitten dargestellt ist.
Fig. 5a zeigt eine Querschnittsansicht durch ein Verbindungselement mit Dichtungselement für eine axialer Gleitlagerung, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, welche in einem Laborschüttler gemäß Fig. 1a bis 1d verwendbar sind.
Fig. 5b zeigt eine perspektivische seitlich-frontalen Ansicht des Laborschüttlers gemäß Fig. 1a bis 1d, der mit dem in Fig. 5a gezeigten Verbindungselement mit Dichtungselement versehen ist.
Fig. 5c zeigt eine weitere Komponentenanordnung des Laborschüttlers gemäß der Fig. 5b, wobei die Kammer mit Kammerbodenwand und der darauf angeordneten Gleitfläche für das kappenförmigen Abdichtelement der Fig. 5a gezeigt ist.
Fig. 6a zeigt, in einer Aufsicht von oben auf die parallel zur Kammerbodenwand verlaufenden Hauptebene des Dichtungselements, ein Dichtungselement mit radialer Gleitlagerung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Dichtungselements, das in einem Laborschüttler gemäß der Figuren 1a bis 1d verwendet werden kann.
Fig. 6b zeigt, in einer perspektivisch geschnittenen Ansicht, das in dem Laborschüttler gemäß Fig. 1a bis 1d verbaute Dichtungselement mit Verbindungselement gemäß der Figur 6a, mit einigen Komponenten des Laborschüttler.
Fig. 6c zeigt das Verbindungselement mit Dichtungselement der Fig. 6a, in einer entlang der zentralen Längsachse des Verbindungselements geschnittenen Querschnittsansicht.
Fig. 7a zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Verbindungselements mit Dichtungselement und radialer Gleitlagerung, wobei die Ausgestaltung in Details von der Ausführungsform der Fig. 6a bis Fig. 6c abweicht.
Fig. 7b zeigt das Verbindungselement mit Dichtungselement der Fig. 7a, in einer entlang der zentralen Längsachse des Verbindungselements geschnittenen Querschnittsansicht.
Fig. 8a zeigt ein mit einem Faltenbalgdichtungselement versehenes Verbindungselement eines weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Laborschüttlers, das im Laborschüttler der Fig. 1a bis 1d anstelle der Dichtungselemente mit axialer oder radialer Gleitlagerung verwendbar ist, in einer entlang der zentralen Längsachse des Verbindungselements geschnittenen Querschnittsansicht.
Fig. 8b zeigt, in einer perspektivisch geschnittenen Ansicht, das in dem Laborschüttler gemäß Fig. 1a bis 1d verbaute Faltenbalgdichtungselement der Fig. 8a, mit den Komponenten Isolierscheibe, Verbindungselement, Isolierschicht Faltenbalgdichtungselement, Befestigungsring, Kammerbodenwand, Subplattform und Plattformeinrichtung.

Fig. 1a zeigt eine perspektivische seitlich-frontale Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers 1. Es handelt sich um einen insbesondere stapelbaren, CO2-Inkubationsschüttler, der insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Hochtemperatur-Desinfektion des Kammerinnenraums implementiert. Der Kammerinnenraum 3 des Laborschüttlers fasst 220 I (220ltr Nutzraum), bei einer insgesamt geringen Bauhöhe des Laborschüttlers. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Dichtungselemente zwischen Antriebsraum 4 (auch: Vorrichtungsraum 4) und Kammerinnenraum 3 in Flachbauweise ausgeführt sind, so dass die Bauhöhe H (Abmessung in z-Richtung, also vertikal im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Laborschüttlers) der Dichtungselemente kleiner ist als deren Breite B (x-Richtung) oder Länge L (y-Richtung), so dass vorzugsweise B, L < c, wobei c sein kann: 1; 0,75; 0,5; 0, 25; 0,2; 0, 1, je nach Ausführungsform des Dichtungselements. Es werden nachfolgend unterschiedliche Ausführungsformen des Dichtungselements beschrieben:
Besonders bevorzugt ist die erste bevorzugte Ausführung des Dichtungselements 50 mit einem axialen Gleitlager, die in den Figuren 1a bis 4 gemäß einer ersten Variante gezeigt ist, und in den Figuren 5a bis 5c gemäß einer zweiten Variante 50' gezeigt ist.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtungselement 150 eine radiale Gleitlagerung auf, die in den Figuren 6a bis 6c gemäß einer ersten Variante gezeigt ist, und gemäß den Figuren 7a und 7b gemäß einer zweiten Variante 150' gezeigt ist.
In einer dritten bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtungselement 250 die Form eines flachen Faltenbalgs auf, der keine Gleitlagerung aufweist, sondern fest mit der Kammerbodenwand 31 verbunden ist. Diese Ausführungsform ist in den Figuren 8a und 8b gezeigt.
Der Laborschüttler 1 weist ein Gehäuse 19 auf, in dem die Kammer 2 angeordnet ist. Die Kammer 2 ist bei geschlossener Schwenktüre 10 mittels Türdichtung 10a und Dichtungselementen 50, 50` etc. so abgedichtet, dass im Betrieb des Laborschüttlers 1 nur ein vernachlässigbarer Austausch von Gasen oder Wasserdampf zwischen Kammerinnenraum 3 und der Umgebung des Laborschüttlers stattfindet. Der Antrieb 20 des Laborschüttlers ist außerhalb der Kammer 2 angeordnet. Dadurch wird der Kammerinnenraum 3 effizient nutzbar, insbesondere werden die Antriebskomponenten während der Durchführung eines auf den Kammerinnraum angewandten Hochtemperatursterilisierungsverfahrens nicht mit erhitzt.
Insbesondere befindet sich ein Großteil des Antriebs im Antriebsraum 4, der unterhalb des Kammerbodens 31 angeordnet ist. Ein Teil des Antriebs sowie weitere Komponenten befinden sich im Elektronikraum 5, der seitlich der Kammer angeordnet ist. Das Gehäuse 19 weist die Seitenwand 7 auf, eine weitere Seitenwand (nicht gezeigt), eine Rückwand (nicht gezeigt), eine Frontblende 6 und eine Seitenblende 8. Die Schwenktüre 10 ist durch eine Schwenkmechanik 15 mit Gaszugfeder von der Frontwandebene nach oben heraus schwenkbar, die geöffnete Position der Schwenktüre ist in Fig. 1c und 1d gezeigt.
Fig. 1b zeigt den Laborschüttler 1, mit einer abgenommenen Seitenwand 7 und den seitlich der Kammer in einer Elektronikkammer 5 angeordneten Komponenten. Diese Komponenten beinhalten den Antrieb 20, hier ein BLDC-Motor, den dadurch angetriebenen Riemen 21, die Spannungsversorgungskomponenten 22 des Antriebs und der Heizeinrichtung zum Beheizen der Kammer, mit Lüfter 23, eine Elektronikplatine 24, welche insbesondere die Steuerungseinrichtung des Laborschüttlers beinhaltet. Diese ist insbesondere dazu programmiert, ein auf den Kammerinnraum 3 angewandtes Hochtemperatursterilisierungsverfahren, gemäß einem Aspekt der Erfindung, auszuführen. Sichtbar ist ebenso der Wasserverdampfer 25, mit dem Wasser verdampfbar und in den Kammerinnenraum einleitbar ist.
Fig. 1c zeigt den Laborschüttler 1, mit geöffneter Schwenktüre 10, wobei die Dichtungselemente, Verbindungselemente, Subplattform und Plattform sowie Probengefäße aus der Kammer entfernt sind und deshalb nicht dargestellt sind. Sichtbar ist die Kammer 2, die aus einstückig miteinander verbundenen (hochlegierter Stahl) Edelstahlwänden 31, 32, (Kammer ist aus Edelstahl ist bevorzugt, Aluminium als Kammermaterial ist aber ebenfalls bevorzugt) 33 gebildet wird, welche durch gewölbte Wandabschnitte miteinander verbunden sind. Diese Kammerwände beinhalten die Kammerbodenwand 31, die Seitenwand 32, eine weitere Seitenwand (nicht gezeigt), eine Deckenwand (nicht gezeigt), und eine Rückwand 33. Die Kammerbodenwand 31 weist vier Bodenöffnungen 35 auf. Konzentrisch zu jeder Bodenöffnung ist jeweils ein kreisringförmiges Gleitflächenelement 36 aus Edelstahl konzentrisch um die Bodenöffnung und auf der Kammerbodenwand 31 im Kammerinnenraum 3 montiert. Das Gleitflächenelement 36 weist an der Oberseite die (mit Toleranzen) parallel zur Kammerbodenwand angeordnete Gleitfläche 37 auf. Diese dient zur Gleitlagerung eines Dichtungselementes 50 (in Fig. 1c, d nicht gezeigt, siehe Fig. 2a, 2b), das zur axialen Gleitlagerung auf der Gleitfläche angeordnet wird.
Fig. 1d zeigt den Laborschüttler der Fig. 1c, mit abgenommener Frontblende 6, hinter der sich der, unterhalb der Kammer gelegene, Antriebsraum 4 befindet. Im Antriebsraum 4 ist eine Schubladenplatte 40 angeordnet, die mittels Schieneneinrichtung 43, die mit einer Basis des Laborschüttlers 1 fest verbunden ist, zu Wartungszwecken nach vorne (in y-Richtung) aus dem Antriebsraum 4 herausziehbar ist. Auf der Schubladenplatte 40 ist die vom Riemen 21 angetriebene, mit Exzenterkopplung 41a versehene, Antriebsscheibe 41 drehbar angeordnet, mittels der die als Übertragungsplatte 44 (hier nicht sichtbar) ausgebildete, und oberhalb (also in positiver z-Richtung) der Antriebsscheibe (Exzenterscheibe) 41 angeordnete Antriebskomponente in eine horizontale Schwenkbewegung (Rotationsbeweg.) versetzt wird. Vier bewegliche Sockelteile (Lagerelemente, Idler 42, insbesondere mit doppelt kugelgelagerter Exzenterwelle, wobei ein oberes Kugellager elastisch gelagert ist, sind auf der Schubladenplatte 40 montiert, welche einerseits die Übertragungsplatte 44 tragen und deren horizontal beweglichen Lagermechaniken andererseits der von der Antriebsscheibe 41 erzeugte horizontale Schüttelbewegung begleiten.
Fig. 2a und 2b zeigen ein mit einem kappenförmigen Dichtungselement 50 versehenes Verbindungselement 60, das mit dem Laborschüttler 1 verwendbar ist. Das Dichtungselement 50 ist für eine axiale Gleitlagerung auf der horizontalen Gleitfläche 37 der Kammerbodenwand 31 eingerichtet, wobei sich das Gleitlager 71 (siehe nachfolgend) des Dichtungselements 50 in axialer Richtung A (vertikal) auf der Gleitfläche 37 abstützt und dadurch auch den Kammerinnenraum 3 gegenüber dem Antriebsraum 4 abdichtet. Diese Abdichtung ist insbesondere dicht gegen den Durchtritt von Gas, Dampf und flüssigem Wasser. Die CO2-Konzentration und die Luftfeuchte sinken zwar im Laufe der Zeit in der Kammer, werden aber nachreguliert. Dieser Konzentrationsabfall hängt insbesondere von der Drehzahl ab.
Das Dichtungselement 50 ist ein bezüglich der Längsachse A rotationssymmetrisches Bauteil, mit einem im Spritzgussverfahren gebildeten Körper 51, 52 aus platinvernetztem Silikon oder einem anderen Elastomer. Dieser Körper wird durch einen sich zentral und axial erstreckenden Durchgangskanal 51 gebildet, von dem aus sich radial kappenförmig nach unten geneigt ein Abdeckwandabschnitt 52 erstreckt. Die Wanddicke des Durchgangskanals 51 ist größer als die Wanddicke des Abdeckwandabschnitts 52. Die Abmessung des Abdeckwandabschnitts 52 in radialer Richtung ist derart, dass die Bodenöffnung 35 vom Dichtungselement 50 während aller vorgesehener Bewegungsbahnen des Verbindungselements 60 abgedeckt und abgedichtet bleibt. Der maximale Orbit, also die maximale Amplitude des Verbindungselements 60 in horizontalen Richtungen beträgt hier 50 mm.
Das Dichtungselement 50 weist an radial äußerster Position an seiner Unterseite (die in negative z-Richtung weisende Seite des Dichtungselements) eine kreisringförmige Umfangsnut 54 auf, in der eine zum formschlüssigen Eingriff in die Umfangsnut 54 ausgebildete kreisringförmige Umfangsfeder 71 eines kreisringförmigen Gleitlagerrings 70 eingesetzt ist. Der Gleitlagerring 70 wird auf diese Weise fest mit dem Körper 51, 52 des Dichtungselements verbunden. Diese Verbindung ist derart, dass die Gleitlagerung, die durch die horizontale, auf der Gleitfläche 37 der Kammerbodenwand abgestützte Gleitlagerfläche 71 gebildet wird, während der Lebensdauer des Laborschüttlers 1 eine zuverlässige Abdichtung des Kammerinnenraums 3 vom Antriebsraum 4 erzielt. Diese Wirkung wird insbesondere durch eine geeignete Materialpaarung der Gleitfläche 37 und des Gleitlagerrings 70 ermöglicht. Die Gleitfläche 37 ist hier polierter Edelstahl, kann aber auch Diamantüberzug, Keramik, Gleitlack oder eloxiertes Aluminium sein, und der Gleitlagerring besteht hier aus PTFE, kann aber z.B. auch aus PEEK oder einem anderen abriebsfesten Kunststoff oder Verbund(kunst)stoff bestehen.
Die durch das Dichtungselement 50 erzielte Abdichtwirkung entsteht insbesondere dadurch, dass das Dichtungselement nach unten gepresst wird, wenn die im Kammerinnenraum angeordnete Subplattform der Plattformeinrichtung auf den Verbindungselementen 60 montiert wird, wobei die Subplattform in axialer Richtung auf dem Umfangsvorsprung 66 an der Außenseite des Kopfabschnitts 63 anschlägt. In Versuchen zeigte sich, dass eine ausreichende Abdichtwirkung auch durch da Eigengewicht des Dichtungselements erzielt werden kann, also insbesondere ohne die Anpresskraft.
In den Figuren 2a und 2b ist die nicht-montierte Position des Dichtungselements gezeigt, in der das Dichtungselement zwar auf den Kopfbereich 63 des Verbindungselements 60 aufgesetzt ist, aber noch nicht komprimiert ist und stattdessen seine unverformte Gestalt mit einer Gesamtbauhöhe h aufweist. Diese wird hier auf eine Montagebauhöhe H = 0,9 * h verkürzt, wenn das Dichtungselement 50 durch die montierte Subplattform nach unten gedrückt wird. Bei dieser Montage wird der Durchgangskanal 51 um eine Strecke s = h - H nach unten gedrückt, bis ein durch einen umlaufenden Vorsprung 53 gebildeter Anschlag an der Innenseite des Durchgangskanals 51 an der durch einen umlaufenden Vorsprung 67 gebildeten Anschlag an der Außenseite des Kopfabschnitts 63 des Verbindungselements anschlägt. Der Durchmesser des scheibenförmigen Dichtungselements 50 liegt hier bei 150 mm, die Höhe h liegt bei 35 mm. Die Länge L des Verbindungselements 60 liegt hier bei 95 mm.
Die Anpresskraft von hier etwa zwischen 4-8 N wird durch die axiale Elastizität des Abdeckwandabschnitts 52 des Dichtungselements bewirkt. Analog könnte diese Anpresskraft auch durch eine zwischen Subplattform und Dichtungselement anordenbare Druckfeder (hier nicht verwendet) umgesetzt werden - der Körper des Dichtungselements müsste in diesem Fall nicht zwingend aus einem Elastomer bestehen. Der Vorteil des aus Elastomer oder unter Verwendung von Elastomer gefertigten Dichtungselements 50 besteht weiter darin, dass das Elastomer eine eventuell zwischen Kammerbodenwand 31 und Subplattform 44 bestehende Abweichung von der idealerweise parallelen Lage der beiden Platten 31, 44 ausgleichen kann und so die Dichtwirkung garantieren kann. Eine solche Abweichung liegt typischerweise bei 0,5°, und könnte aber bis zu etwa 1° bis 2° kompensiert werden.
Das Verbindungselement 60 ist hier als einteilige Kopplungsstange ausgeführt. Sie besteht hier aus Stahl (Edelstahl). Vier dieser Kopplungsstangen 60 tragen in dieser Ausgestaltung des Laborschüttlers 1, insbesondere während des Schüttelbetriebs, das gesamte Gewicht der Plattformeinrichtung und deren Beladung und sind zudem durch die Schüttelbewegung auch in horizontalen Richtungen durch Scherkräfte belastet. Die Kopplungsstange weist deshalb einen verbreiterten Fussabschnitt 62 auf, der einstückig mit dem darüberliegenden Schaft 61 und dem sich daran nach oben anschließenden Kopfbereich 63 verbunden ist.
Das Verbindungselement 60 weist einen Durchgangskanal 64 auf, der sich durch die gesamte Länge des Verbindungselement 60 erstreckt. Nach unten weist der Durchgangskanal 64 eine nach innen weisenden Umfangsvorsprung 68 auf, der einen Anschlag für den Schraubenkopf einer Schraube (75, Fig. 3) bildet. Die Schraube ist von oben in den Durchgangskanal 64 und in insbesondere in dessen schmaleren, im Fussabschnitt 62 lokalisierten, Teilabschnitt 64a einsetzbar und kann so mit der als Übertragungsplatte ausgebildeten Antriebskomponente fest verschraubt werden. Ein Stiftelement 69 an der Unterseite des Fussabschnitts 62 greift dabei in eine Aufnahme an der Oberseite der Übertragungsplatte formschlüssig ein, so dass eine Rotation des Verbindungselements 50 um die Längsachse A in montierter Position verhindert wird. Durch diese Montageeinrichtung des Verbindungselements kann es vom Wartungspersonal leicht entfernt werden, indem der Zugriff auf die Montageeinrichtung (Durchgangskanal 64, Schraube 75) über den Kammerinnraum 3 erfolgt. Nach Entfernen der Verbindungselemente 60 (und der daran befestigten Dichtungselemente 50) kann die Schubladenplatte 40 mit darauf angeordneten Antriebskomponenten leicht aus dem Antriebsraum 4 nach vorne aus dem Laborschüttler herausgezogen werden, so dass der Antrieb einfach zu warten ist.
Fig. 3 zeigt die mit dem kappenförmigen Dichtungselement 50 versehenen Verbindungselemente 60 der Fig. 2a und Fig. 2b, die auf einer als Übertragungsplatte 44 gebildeten Antriebskomponente 44 des Laborschüttlers 1 montiert sind, wobei die Subplattform und Plattformeinrichtung im Kammerinnraum nicht gezeigt sind. Die Kopplung zwischen Antrieb und Plattformeinrichtung erfolgt, indem die Kopplungsstangen 60 einerseits durch die Schraube 75 und zugehörige Mutter auf der Unterseite der Übertragungsplatte 44 verbunden sind, und indem andererseits die Subplattform (Fig. 4) der Plattformeinrichtung jeweils mit dem Kopfabschnitt 63 der Kopplungsstange 60 verbunden ist. Letzteres erfolgt, indem das Schraubenelement 80 durch dessen Außengewinde 81 mit dem im Kopfabschnitt 63 ausgebildeten Innengewinde 65 verschraubt wird und dabei die Platte der Subplattform 44 zwischen dem Anschlagsvorsprung 66 und der Unterseite des Schraubenkopfs des Schraubenelements 80 eingeklemmt wird. Durch den relativ großen Durchmesser des Schraubenkopfs können die Schrauben leicht werkzeuglos verschraubt werden, um die notwendige Festigkeit der Kopplung zu erzielen. Alternativ sind Sicherungsschrauben, insbesondere aus Edelstahl, verwendbar, die mittels Werkzeug befestigbar sind.
An der Unterseite der Kammerbodenwand 31 sind die Heizdrähte 100 der Heizwendel 100 erkennbar, die im thermischen Kontakt mit der Kammerbodenwand angeordnet sind und deren Anordnung geeignet ist, im Kammerinnenraum 3 eine einheitliche Temperatur herzustellen, was entweder mit oder wahlweise ohne Verwendung eines im Kammerinnenraums 3 wirkenden Lüfters gelingt. Die Heizwendel sind mit unterschiedlicher Flächendichte verlegt - dadurch wird eine homogene Temperaturverteilung erzielt und das Risiko einer Kondensatbildung verringert. Nahe von Kammeröffnung und an Ecken weist die Außenfläche der Kammer mehr Heizdraht pro Fläche auf als in planaren Bereichen, z. B. zentral im planaren Deckenwandbereich oder planaren Rückwandbereich. Der unterhalb der Heizwendel liegende Bereich der Kammerbodenwand 31 wird durch eine Isolierschaumplatte 95 (z.B. PU-Schaum) thermisch isoliert. An den Positionen der Bodenöffnungen 35 der Kammerbodenwand 31 weist die Isolierschaumplatte 95 Durchtrittsöffnungen 96 auf, welche konzentrisch zu den Bodenöffnungen 35 liegen und denselben Durchmesser aufweisen. Möglich und bevorzugt ist es, dass oberhalb der Übertragungsplatte 44 im Bereich der Verbindungselemente 60 Isolierplatten (hier nicht gezeigt) angeordnet sind, welche die Öffnungen 96 der Isolierschaumplatte 95 auch im Schüttelbetrieb der Plattform in axialer Richtung thermisch isoliert, während sich die Übertragungsplatte 44 mit den Isolierplatten gegenüber der Isolierschaumplatte 95 bewegt.
Fig. 4 zeigt den Laborschüttler 1, mit geöffneter Schwenktüre 10, in einer geschnittenen Ansicht, bei der der Laborschüttler parallel zu einer Seitenwand und durch die zentralen Längsachsen zweier Verbindungselemente 50 geschnitten dargestellt ist.
Fig. 120 zeigt insbesondere die Plattformeinrichtung 120, welche durch die auf der Übertragungsplatte 44 des Antriebs montierten Verbindungselemente 60 getragen wird. Die Subplattform 121 ist zwischen den Montageschrauben 80 und den Kopplungsstangen 60 festgeklemmt.
Die Plattformeinrichtung 120 beinhaltet die Subplattform 121, ein im Wesentlichen plattenartiges Bauteil, das sich parallel zur Kammerbodenwand 31 im Kammerinnenraum erstreckt. Die Plattformeinrichtung weist eine schienenbasierte Auszugsmechanik (nicht gezeigt) auf, mittels der die durch Schienen an der Subplattform 121 gelagerte Hauptplattform 122 bei geöffneter Schwenktüre 10 nach vorne (in y-Richtung) aus dem Kammerinnenraum herausziehbar ist. Dazu wird zunächst der Schwenkhebel 124 um 90° nach vorne gekippt, wodurch sich eine Arretierung (nicht gezeigt) der Hauptplattform 122 auf der Subplattform löst und die Hauptplattform entlang der y-Achse beweglich wird. Auf der Hauptplattform 122 ist ein Deckplattenteil 123 abnehmbar gelagert. Das Deckplattenteil 123 ist in der arretierten Position der Hauptplattform (in Fig. 4 gezeigt) an der Hauptplattform 122 befestigt. Auf dem Deckplattenteil 123 sind Halterungen zum Halten von 8 Erlenmeyerkolben 130 angebracht. Alternative Deckplattenteile mit Halterungen für andere Probengefäße können wahlweise verwendet werden.
Fig. 5a bis 5c zeigen ein Verbindungselement 60' mit Dichtungselement 50' für eine axiale Gleitlagerung, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, welche in einem Laborschüttler 1 anstelle des Verbindungselements 60 mit Verbindungselement 50 verwendet sind. Das Dichtungselement 50' kann aus demselben Material wie das Dichtungselement 50 gefertigt sein. Das Verbindungselement 60' ist, auch wenn es in der Figur 5a ohne Hohlraum gezeigt ist, im Wesentlichen wie das Verbindungselement 60 aufgebaut, nämlich als hohle Kopplungsstange mit einem Innengewinde im Kopfabschnitt des Verbindungselements 60', in das das Schraubenelement 80 zur Montage des Verbindungselements 60' an der Kammerbodenwand 31 eingeschraubt wird, wie oben bereits beschrieben wurde.
Das alternative Dichtungselement 50' ist ebenfalls für eine axiale Gleitlagerung eingerichtet. Dazu weist es, analog zum Dichtungselement 50, an seiner Unterseite einen Gleitring (PTFE) 70' auf, der analog zum Gleitring 70 gefertigt ist, und der im Schüttelbetrieb auf der Gleitfläche 37 des Gleitelements 36 auf der Oberseite der Kammerbodenwand 31 entlang gleitet. Der elastomere Körper des Dichtungselements 50' weist einen zentralen Kanalabschnitt 51' auf, durch den der Kopfabschnitt des Verbindungselement 60' durchtritt, an dem das Dichtungselement 50' befestigt ist. Mit dem Kanalabschnitt 51' einstückig verbunden ist der sich radial erstreckende Abdeckwandabschnitt 52'. An dessen Oberseite und radial äußerem Ende ist ein als Federelement dienender elastischer, sich nach oben erstreckender und radial nach innen gebogener Wandabschnitt 55` angeformt (der Körper 51', 52', 55` ist ein Spritzgussteil). Im montierten Zustand der Subplattform 121 (in Fig. 5a bis 5c nicht gezeigt) drückt die Unterseite der Subplattform 121 den Wandabschnitt 55` elastisch nach unten, mit einer Anpresskraft von zwischen 4 bis 8 N. Dadurch wird die Bodenöffnung 35 ausreichend (flüssigkeitsdicht) abgedichtet, insbesondere ausreichend gegen einen unerwünschten Wärmeaustausch zwischen Kammerinnenraum 3 und Antriebsraum 4 abgedichtet, wie auch im Fall des Dichtungselements 50.
Fig. 6a bis 6d zeigen ein Dichtungselement 150 mit radialer Gleitlagerung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Dichtungselements, das in einem Laborschüttler 1 gemäß der Figuren 1a bis 1d anstelle des Dichtungselements 50 (oder 50') mit axialer Gleitlagerung verwendet wird. Das Dichtungselement 150 hat eine flache Bauform, bei der das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser bei c=0,19 liegt.
Das Dichtungselement 150 ist scheibenförmig und weist die Form eines flachen Zylinders auf. Das Dichtungselement 150 weist eine erste Exzenterscheibe 151 auf, welche den Außenkörper des Dichtungselements 150 bildet. Zudem weist das Dichtungselement 150 weist eine zweite Exzenterscheibe 152 auf, die einen Innenkörper des Dichtungselements 150 bildet. Das Dichtungselement 150 bildet in diesem Sinne eine Zweifach-Exzenterscheibe. Die erste Exzenterscheibe 151 weist eine zylindrische Außenseite 151a auf, die als radiale Gleitfläche dient. Die Exzenterscheibe 151 und deren Gleitfläche 151a sind so bemessen, dass sie für eine gleitende Lagerung an der Zylinderinnenfläche 193a der Gleithülse 193 und in deren Innendurchmesser eingepasst sind. Die Gleithülse 193 ist selbst in den Befestigungsring 190 fest eingesetzt, der in der Bodenöffnung 35 der Kammerbodenwand 31 eingesetzt und mit dieser verschraubt ist, wobei zwischen dem Flanschabschnitt des Befestigungsrings 190 und der Kammerbodenwand 31 zu Abdichtungszwecken ein Flachdichtring eingesetzt ist.
Die zweite Exzenterscheibe 152 ist azentrisch, also horizontal (in der x-y-Ebene) versetzt zum Zentrum der der ersten Exzenterscheibe 151 angeordnet. Die zweite Exzenterscheibe 152 ist axial drehbar in einer zylinderförmigen (azentrisch zum Zentrum der der ersten Exzenterscheibe 151 versetzten) Aussparung 151b der ersten Exzenterscheibe 151 angeordnet. Dazu weist die zylinderförmige zweite Exzenterscheibe 152 eine zylinderförmige radiale Außenfläche auf, die zur radialen Gleitlagerung an der Zylinderinnenseite 151b der ersten Exzenterscheibe 151 in die Aussparung eingepasst ist.
Die zweite Exzenterscheibe 152 weist ebenfalls eine im Wesentlichen zylinderförmige Aussparung 154 auf, die azentrisch, also horizontal (in der x-y-Ebene) versetzt zum Zentrum der der zweiten Exzenterscheibe 151 angeordnet ist. In die Aussparung 154 ist ein Gelenklager 153 eingesetzt, in dem die zweiteilige Kopplungsstange 160, bzw. deren oberer Teil 160b, gelagert ist. Das Gelenklager 153 ermöglicht einerseits eine axiale Rotation der Kopplungsstange 160 innerhalb der Aussparung 154, andererseits auch eine Präzessionsbewegung in kleinen Winkeln zur Längsachse A der Kopplungsstange 160. Dadurch wird eine Toleranz gegenüber Abweichungen von der Ideallage der Kopplungsstange zur Kammerbodenwand erzielt.
Während der Schüttelbewegung ermöglicht das als Zweifach-Exzenterscheibe ausgeführte Dichtungselement 150, dass die im Gelenklager 154 gelagerte Kopplungsstange innerhalb der Bodenöffnung 35 der Kammerbodenwand 31 jede durch die Antriebsexzenterscheibe 41 aufgeprägte Bewegung begleiten kann, indem die azentrisch in der zweiten Exzenterscheibe 152 gelagerte Kopplungsstange 160 die Rotation und Bewegung der zweiten Exzenterscheibe 152 verursacht, deren Bewegung dann die Rotation der ersten Exzenterscheibe 151 verursacht. Während dieser Schüttelbewegung bleibt die Bodenöffnung 35 durch das Dichtungselement 150 zuverlässig abgedichtet.
Die zweiteilige Kopplungsstange 160 weist einen Durchgangskanal 164 über die gesamte Länge der Kopplungsstange 160 auf, wie in Fig. 6b gezeigt ist. Der untere Teil weist, analog zur Kopplungsstange 60, einen unteren Bereich mit kleinerem Innendurchmesser 164a auf. Dieser Bereich kann die Befestigungsschraube (nicht gezeigt) aufnehmen, mit der der untere Teil 160a der Kopplungsstange 160 auf der Übertragungsplatte 44 verschraubt wird. Im oberen Abschnitt des unteren Teil 160a der Kopplungsstange 160 ist ein Innengewinde 165 vorgesehen. Zur Befestigung der Subplattform 121 an der Kopplungsstange 160 wird eine Langschraube 180 von oben durch die Aufnahmebohrung 121a der Subplattform 121 in den Durchgangskanal 164 eingesetzt und das Außengewinde 181 mit dem Innengewinde 165 verschraubt. Dadurch wird auch der obere Teil 160b der Kopplungsstange 160 fest mit dem unteren Teil 160a verbunden. Durch die Zweiteiligkeit der Kopplungsstange 160 wird die Montage des Dichtungselements 150 vereinfacht.
Fig. 7a zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Verbindungselements 160' mit Dichtungselement 150` und radialer Gleitlagerung, wobei die Ausgestaltung in Details von der Ausführungsform der Fig. 6a bis Fig. 6c abweicht. Das Dichtungselement 150' ist ebenfalls als Zweifach-Exzenterscheibe ausgeführt. Das Funktionsprinzip ist gleich:
Das Dichtungselement 150' ist scheibenförmig und weist näherungsweise die Form eines flachen Zylinders auf. Das Dichtungselement 150` weist eine erste Exzenterscheibe 151' auf, welche den Außenkörper des Dichtungselements 150` bildet. Zudem weist das Dichtungselement 150`eine zweite Exzenterscheibe 152` auf, die einen Innenkörper des Dichtungselements 150` bildet. Das Dichtungselement 150' bildet in diesem Sinne eine Zweifach-Exzenterscheibe. Die erste Exzenterscheibe 151' weist eine zylindrische Außenseite 151a' auf, die als radiale Gleitfläche dient. Die erste Exzenterscheibe 151 ` und deren Gleitfläche 151a' sind so bemessen, dass sie für eine gleitende Lagerung an der Zylinderinnenfläche 193a' der Gleithülse 193` und in deren Innendurchmesser eingepasst sind. Die Gleithülse 193` ist selbst in den Befestigungsring 190` fest eingesetzt, der in der Bodenöffnung 35 der Kammerbodenwand 31 eingesetzt und mit dieser verschraubt ist, wobei zwischen dem Flanschabschnitt des Befestigungsrings 190' und der Kammerbodenwand 31 zu Abdichtungszwecken ein Flachdichtring 191' eingesetzt ist.
Die zweite Exzenterscheibe 152` ist azentrisch, also horizontal (in der x-y-Ebene) versetzt zum Zentrum der der ersten Exzenterscheibe 151' angeordnet. Die zweite Exzenterscheibe 152` ist axial drehbar in einer zylinderförmigen (azentrisch zum Zentrum der der ersten Exzenterscheibe 151' versetzten) Aussparung 151b' der ersten Exzenterscheibe 151' angeordnet. Dazu weist die zylinderförmige zweite Exzenterscheibe 152` eine zylinderförmige radiale Außenfläche auf, die zur radialen Gleitlagerung an der Zylinderinnenseite der ersten Exzenterscheibe 151' in die Aussparung eingepasst ist.
Die zweite Exzenterscheibe 152 weist ebenfalls eine im Wesentlichen zylinderförmige Aussparung 154` auf, die azentrisch, also horizontal (in der x-y-Ebene) versetzt zum Zentrum der der zweiten Exzenterscheibe 151 angeordnet ist. In die Aussparung 154` ist ein Gelenklager 153` eingesetzt, in dem die zweiteilige Kopplungsstange 160`, bzw. deren oberer Teil 160b`, gelagert ist. Das Gelenklager 153` ermöglicht einerseits eine axiale Rotation der Kopplungsstange 160' innerhalb der Aussparung 154`, andererseits auch eine Präzessionsbewegung in kleinen Winkeln zur Längsachse A der Kopplungsstange 160'. Dadurch wird eine Toleranz gegenüber Abweichungen von der Ideallage der Kopplungsstange zur Kammerbodenwand erzielt.
Die Kopplungsstange 160' weist einen Durchgangskanal 164' auf, der sich durch die Länge des unteren Teils 160a' der Kopplungsstange 160` erstreckt. Der obere Teil 160b` der Kopplungsstange 160` weist keinen Durchgangskanal auf, sondern ist ein massives Bauteil. Im unteren Bereich weist es ein Außengewinde und im oberen Bereich eine Sechskant-Außenkontur [oder alternative Befestigungsart] auf, so dass das obere Teil mittels Innensechskantschlüssel am Innengewinde 165` des unteren Teils 160a' der Kopplungsstange 160' verschraubbar ist. Im oberen Bereich des oberen Teils 160b` ist zudem eine Bohrung 182` mit Innengewinde vorgesehen, so dass die Subplattform 121 mittels Schraube (nicht gezeigt) auf dem oberen Bereich des oberen Teils 160b` verschraubbar ist.
Fig. 8a zeigt ein mit einem Faltenbalgdichtungselement 250 versehenes Verbindungselement 260, das im Laborschüttler 1 anstelle der Dichtungselemente mit axialer oder radialer Gleitlagerung verwendbar ist. , als Alternative zu der in den Figuren 1a bis 7b gezeigten Ausführungsformen des Laborschüttlers mit axialer oder radialer Gleitlagerung, in einer entlang der zentralen Längsachse des Verbindungselements geschnittenen Querschnittsansicht.
Das Faltenbalgdichtungselement 250 weist keine Gleitlagerung an der Kammerbodenwand 31 auf; vielmehr ist der radial äußere Randbereich des Faltenbalgdichtungselements 250 mittels des Befestigungsrings 290 fest mit dem Kammerboden verbunden. Der zentrale Abschnitt des Faltenbalgdichtungselement 250 ist ein Kanalabschnitt 251, durch den sich im montierten Zustand das Verbindungselement 260, eine hohle Kopplungsstange, erstreckt. Der Kanalabschnitt 251 weist eine dickere Wand auf als der Wandabschnitt 252 des Faltenbalgdichtungselements. Er dient der zuverlässigen Befestigung des Faltenbalgdichtungselements an der Kopplungsstange 260. Diese weist an ihrer Außenseite eine radiale Eingriffsnut 261 auf, in die ein ringförmiger Vorsprungsabschnitt 253 des Kanalabschnitts 251 formschlüssig eingreift.
Der sich vom Kanalabschnitt 251 radial nach außen erstreckende Wandabschnitt 252 des Faltenbalgdichtungselements 250 verschließt die Bodenöffnung 35 der Kammerbodenwand 31 zuverlässig. Da das Faltenbalgdichtungselement 250, jedenfalls der Wandabschnitt 252, aus einem Elastomer gefertigt ist, insbesondere aus einem platinvernetzten Silikon, begleitet das Dichtungselement jede von der Kopplungsstange 260 ausgeübte horizontale Schüttelbewegung, mit maximalen Amplituden des Orbits von hier 50 mm. Dabei erweist sich der sich nach unten durch die Kammerbodenwand 31 erstreckende Wandabschnitt 252 mehrfach als vorteilhaft. Einerseits wird durch die Ausrichtung nach unten eine flache Bauform des Faltenbalgdichtungselements 250 bewirkt. Andererseits wird durch die Formgebung des Wandabschnitts 252 eine dauerhafte Belastbarkeit des elastomeren Materials des Wandabschnitts 252 ermöglicht. Der Wandabschnitt hat hier die Form einer Ringwanne, die um das Verbindungselement 260 herum angeordnet ist und sich (im montierten Zustand) ausgehend vom Kanalabschnitt 251 radial nach außen durch die Bodenöffnung 35 der Kammerbodenwand 31 nach unten erstreckt, und im radial äußeren Bereich des Wandabschnitts wieder axial nach oben erstreckt. Dabei ist der äußerste Rand 254 des Faltenbalgdichtungselements 250 von oben um einen radial nach außen weisenden Flanschabschnitt 291 des hülsenförmigen Befestigungsrings 290 gelegt, so dass der äußerste Abschnitt des Faltenbalgdichtungselements 250 zwischen Kammerbodenwand 31 und Flanschabschnitt 291 des Befestigungsrings 290 einklemmbar ist. Durch die kraftschlüssige Befestigung des Befestigungsrings 290 in der Bodenöffnung 35 der Kammerbodenwand 31 ist auch der Randbereich 254 des Faltenbalgdichtungselements 250 zuverlässig befestigt.
Die hohle Kopplungsstange 260 wird durch eine Langschraube 281, welche durch die Kopplungsstange vollständig durchreicht, mit der Übertragungsplatte 44 verschraubt. Der Kopfbereich der Langschraube ist mit einem Drehrad 280 fest verbunden, welches zur komfortablen werkzeuglosen Verschraubung der Langschraube 281 mit der Übertragungsplatte 44 dient. Dabei wird die Subplattform 121 zwischen einem Anschlag 262 des Kopfbereichs der Kopplungsstange 260 und der Unterseite des Drehrades 280 eingeklemmt und so zuverlässig befestigt.

Claims

Laborschüttler (1) für das Schütteln von in Probengefäßen (130) gelagerten biologischen Proben, aufweisend
eine temperaturregulierbare Kammer (2), die eine verschließbare Zugriffsöffnung (2a) und eine Kammerbodenwand (31) aufweist,

eine Plattformeinrichtung (120), auf welcher die Probengefäße (130) lagerbar sind, die mittels einer Schüttelbewegung schüttelbar ist und die in der Kammer (2) parallel zur Kammerbodenwand (31) angeordnet ist,

eine zur Durchführung der Schüttelbewegung eingerichtete Antriebsvorrichtung (20, 21, 41, 42, 44), die mindestens eine Antriebskomponente (44) aufweist, und

dadurch gekennzeichnet,

dass der Laborschüttler einen außerhalb der Kammer (2) angeordneten Vorrichtungsraum (4) aufweist, in dem die mindestens eine Antriebskomponente angeordnet ist,

dass die Kammerbodenwand (31) mindestens eine Bodenöffnung (35) aufweist, die durch ein Dichtungselement (50; 50'; 150; 150'; 250) verschlossen ist,

und dass der Laborschüttler mindestens ein Verbindungselement (60; 60'; 160; 160'; 260) aufweist, das die mindestens eine Antriebskomponente (44) mit der Plattformeinrichtung (120) verbindet und das sich durch die mindestens eine Bodenöffnung (35) sowie das Dichtungselement (50; 50'; 150; 150'; 250) erstreckt.
Laborschüttler gemäß Anspruch 1, wobei das Dichtungselement (50; 50'; 250) ein elastomeres Material aufweist oder daraus besteht, insbesondere ein Silikonmaterial, vorzugsweise platinvernetztes Silikon.
Laborschüttler gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das vom Dichtungselement (50; 50'; 150; 150'; 250) ein flaches Bauteil ist, dessen maximale Ausdehnung in Richtungen parallel zur Kammerbodenwand (31) größer ist als dessen maximale Ausdehnung gemessen senkrecht zur Kammerbodenwand (31).
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (50; 50'; 150; 150'; 250) einen Durchgangskanal (51; 51'; 154; 251), mit insbesondere einer Durchtrittsöffnung (51a), aufweist, durch die das Verbindungselement durchtritt und an der das Verbindungselement insbesondere dicht anliegt, und/oder wobei das Dichtungselement am Verbindungselement gelagert und/oder befestigt ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 4, wobei die Durchtrittsöffnung in einem axialen Durchgangskanal (51; 51'; 154; 251) gebildet ist, dessen Wanddicke größer ist als die Dicke einer sich radial erstreckenden Wand (52; 52'; 252) des Dichtungselements.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche oder Anspruch 5, wobei das Verbindungselement entlang seiner Längsachse (A) mindestens einen Befestigungsabschnitt (63; 261) mit einer insbesondere variierenden radialen Ausdehnung aufweist und das Dichtungselement, insbesondere dessen Durchgangskanal (51; 251), diesen Befestigungsabschnitt kontaktiert, insbesondere diesen formschlüssig umschließt.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (50; 50'; 150; 150') durch eine Gleitlagereinrichtung beweglich an der Kammerbodenwand (31) gelagert ist, wobei
iii) vorzugsweise die Gleitlagereinrichtung eine sich parallel zur Kammerbodenwand erstreckende Gleitfläche (37) aufweist; ("axiales Gleitlager") oder alternativ,

iv) vorzugsweise die Gleitlagereinrichtung eine sich nicht parallel oder senkrecht zur Kammerbodenwand erstreckende Gleitfläche (193a; 193a') aufweist, ("radiales Gleitlager").
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (50; 50') ein, insbesondere scheibenförmiges, Kappenelement ist, das die Bodenöffnung (35), insbesondere während des laufenden Betriebs der Antriebsvorrichtung, überdeckt.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement unterhalb einer gedachten Ebene endet, die vorzugsweise in der Kammer liegt und die in einem Abstand d parallel zu der Kammerbodenwand verläuft, wobei vorzugsweise d <= 10 cm, vorzugsweise d <= 5 cm, vorzugsweise d <= 3 cm.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der längere Teil, des Verbindungselements, gemessen entlang dessen Längsachse, außerhalb der Kammer (2) und unterhalb der Kammerbodenwand (31) angeordnet ist.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement an dem Verbindungselement befestigt ist und dazu eingerichtet ist, während der Schüttelbewegung an einer parallel zur Kammerbodenwand vorgesehenen Gleitfläche (37) entlang zu gleiten, die an der Kammerbodenöffnung (35), insbesondere kreisscheibenringfömig um diese herum, vorgesehen ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 11, wobei das Dichtungselement einen parallel zur ebenen Gleitfläche und um die Kammerwandöffnung verlaufenden Dichtungsringabschnitt (70; 70') aufweist, der beim Gleiten in Kontakt mit der Gleitfläche (37) steht.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement flach ist und eine Gleitebene aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Kammerbodenwand verläuft, wobei das am Verbindungselement verankerte Dichtungselement dazu eingerichtet ist, Neigungsabweichungen zwischen der Gleitebene und der ebenen Kammerbodenwand durch eine Beweglichkeit des Dichtungselements auszugleichen, insbesondere indem das Dichtungselement mindestens einen elastisch verformbaren, insbesondere ringförmigen, Abschnitt aufweist oder vollständig elastisch verformbar ist.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei unterhalb der Kammer, angrenzend an die Kammerbodenwand eine Schicht (95) aus einem thermisch isolierenden Material angeordnet ist, das eine Isoliermaterialöffnung (96) aufweist, durch die das Verbindungselement durchtritt,
wobei vorzugsweise ein mit dem Verbindungselement verbundenes Isolierelement (98) vorgesehen ist, das gemeinsam mit dem Verbindungselement gegenüber der Schicht beweglich ist und das die Isoliermaterialöffnung (96) verschließt, insbesondere auch während der Schüttelbewegung.
Verfahren zur Behandlung des Kammerinnenraums eines Laborschüttlers gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der eine Heizeinrichtung (100) und eine elektrische Steuereinrichtung (24) aufweist, die dazu programmiert ist, ein Hochtemperaturprogramm auszuführen, durch das die Steuereinrichtung dazu programmiert ist, dass der durch das mindestens eine Dichtungselement abgedichtete Kammerinnenraum mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C betragen kann, wobei das Verfahren den Schritt aufweist:
• Aufheizen des Kammerinnenraums mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C betragen kann.