DE10058109A1

DE10058109A1 - Miniature fluid pump for biological or chemical processes has cylinder with magnetic piston moving back and forth under influence of surrounding coil

Info

Publication number: DE10058109A1
Application number: DE10058109A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Hukelmann
Original assignee: Evotec OAI AG
Current assignee: Evotec OAI AG
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: DE10058109C2

Abstract

Miniature fluid pump, where an assembly transports liquid or gaseous media in biological or chemical micro-processes, is new. The assembly has a guide housing (12) with an inlet and an outlet (30,32) to a cylinder (36) and magnetic piston (10) which moves back and forth under the influence of a surrounding coil (14,16) operated by a control unit (22) which reverses the magnetic field at intervals. Miniature fluid pump, where an assembly transports liquid or gaseous media in biological or chemical micro-processes, is new. The assembly has a guide housing (12) with an inlet and an outlet (30,32) to a cylinder (36) and magnetic piston (10) which moves back and forth under the influence of a surrounding coil (14,16) operated by a control unit (22) which reverses the magnetic field at intervals. The coil length is about double that of the piston.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen flüssiger oder gasförmiger Medien, die insbesondere zum Einsatz in biolo gischen oder chemischen Mikroprozessen geeignet ist.The invention relates to a device for moving liquid or gaseous media, especially for use in biolo Chemical or chemical microprocesses is suitable.

Vorrichtungen zum Bewegen von Medien, wie Pumpen oder Mischer weisen stets rotierende Teile auf. Aufgrund der Rotation sind diese Teile verschleißbehaftet. Bekannte Vorrichtungen zum Be wegen von Medien können aufgrund ihrer Konstruktion nicht in Mikroprozessen eingesetzt werden.Devices for moving media, such as pumps or mixers always have rotating parts. Because of the rotation these parts are subject to wear. Known devices for loading because of media, due to their construction, cannot be in Microprocesses are used.

Ferner ist es bekannt, z. B. biologische und/oder chemische Proben durch Rührwerke zu mischen. Diese weisen, neben dem Nachteil, dass rotierende Verschleißteile vorhanden sind, den Nachteil auf, dass Bestandteile der Probe, wie Zellen, Zellbestandteile, Proteine, Gene und Ähnliches bei dem mechanischen Mischen zerstört werden können.It is also known, for. B. biological and / or chemical Mix samples by agitators. These point next to the Disadvantage that there are rotating wear parts Disadvantage that components of the sample, such as cells, cell components, Proteins, genes and the like in the mechanical Mixing can be destroyed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bewegen flüssiger oder gasförmiger Medien zu schaffen, die keine rotie renden Verschleißteile aufweist und insbesondere zur Miniaturi sierung und damit zum Einsatz in biologischen oder chemischen Mikroprozessen geeignet ist.The object of the invention is a device for moving to create liquid or gaseous media that do not rotate has wear parts and especially for miniatures and thus for use in biological or chemical Microprocesses is suitable.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merk male des Anspruchs 1.According to the invention, the object is achieved by the note male of claim 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Führungsgehäuse mit mindestens zwei Öffnungen auf. Die Öffnungen dienen als Ein lass und/oder Auslass des Mediums. In dem Führungsgehäuse ist ein hin und her bewegbares Führungselement zum Fördern des Me diums angeordnet. Bei dem Führungsgehäuse handelt es sich bei spielsweise um ein zylinderförmiges Rohr, das an den Stirnsei ten jeweils Öffnungen als Ein- und Auslass aufweist. In diesem Rohr ist ein beispielsweise zylindrisches Förderelement ange ordnet, wobei durch hin und her bewegen des zylindrischen För derelements Medium durch die Öffnungen eingesaugt bzw. ausge stoßen wird. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass Bestandteile der Proben, z. B. Zellen, im Wesentlichen nicht zerstört werden.The device according to the invention has a guide housing at least two openings. The openings serve as an let and / or outlet of the medium. In the guide housing a back and forth movable guide element for conveying the me arranged diums. The guide housing is for example around a cylindrical tube attached to the forehead th each has openings as inlet and outlet. In this Pipe is a cylindrical conveying element, for example arranges, by moving back and forth of the cylindrical För derelements medium sucked in or out through the openings will come across. An advantage of the device according to the invention is that components of the samples, e.g. B. cells, essentially not be destroyed.

Erfindungsgemäß erfolgt die Bewegung des Förderelements mit Hilfe einer elektrischen Spule, die das Führungsgehäuse umgibt. Die Spule ist mit einer Steuereinheit verbunden und wird derart angeregt, dass sie ein hin und her Bewegen des Förderelements bewirkt. Hierbei kann es sich um eine einzelne Spule handeln, die von der Steuereinheit derart gesteuert wird, dass die von der Spule erzeugte Magnetfeldrichtung alternierend ist. Es handelt sich hierbei somit um ein Umpolen der Spule. Bei dieser Ausführungsform ist das Förderelement magnetisch ausgebildet.According to the invention, the movement of the conveying element takes place with Using an electrical coil that surrounds the guide housing. The coil is connected to a control unit and becomes such encouraged them to move the conveyor back and forth causes. This can be a single coil which is controlled by the control unit in such a way that that of the magnetic field direction generated in the coil is alternating. It deals is thus a polarity reversal of the coil. At this Embodiment, the conveyor element is magnetic.

Vorzugsweise hat das Förderelement einen Durchmesser von weni ger als 3 mm, wenn als Förderelement ein im Wesentlichen zylin drischer Körper eingesetzt wird. Insbesondere ist der Durchmes ser, kleiner als 1,5 mm. Die Länge ist vorzugsweise kürzer als 7 mm und besonders bevorzugt kürzer als 5 mm.The conveying element preferably has a diameter of less less than 3 mm if a substantially cylin as the conveying element drischer body is used. In particular, the diameter less than 1.5 mm. The length is preferably shorter than 7 mm and particularly preferably shorter than 5 mm.

Bei einer weiteren Ausführungsform können beispielsweise zwei oder mehr Spulen vorgesehen sein. Hierbei ist das Förderelement nicht magnetisch. Es handelt sich jedoch um ein Metall aufwei sendes Förderelement oder einen Metallkern, so dass das Förde relement wiederum durch Magnetkräfte bewegbar ist. Beim Vorse hen von zwei Spulen werden diese Spulen von der Steuereinheit derart angesteuert, dass abwechselnd Strom durch die Spulen fließt. Das Förderelement wird somit abwechselnd von den durch die jeweilige Spule erzeugten Magnetkräften angezogen, so dass das Förderelement in dem Führungsgehäuse hin und her bewegt wird.In a further embodiment, for example two or more coils may be provided. Here is the funding element not magnetic. However, it is a metal sending conveyor element or a metal core, so that the conveyor is in turn movable by magnetic forces. At the front After two coils, these coils are used by the control unit controlled in such a way that alternating current through the coils flows. The conveying element is thus alternated by the respective coil generated magnetic forces attracted so that the conveyor element reciprocates in the guide housing becomes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist keine rotierenden Ver schleißteile auf. Da die Bewegung des Mediums ausschließlich durch das Bewegen des Förderelements, das mit Hilfe von Magnet kräften bewegt wird, hervorgerufen wird, tritt auch hier im We sentlichen kein Verschleiß auf. Da die Spulen das Führungsge häuse umgeben, schwebt das Förderelement annähernd in den Spu len, so dass auch keine nennenswerte Reibung zwischen der In nenwand des Führungsgehäuses und dem Förderelement auftritt. Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Miniaturisie rung geeignet, da sie nur wenige Bauteile aufweist. Die erfin dungsgemäße Vorrichtung kann derart miniaturisiert werden, dass der Außendurchmesser der Vorrichtung kleiner als 10 mm, insbe sondere kleiner als 5 mm ist.The device according to the invention has no rotating ver wear parts. Because the movement of the medium exclusively by moving the conveyor element using magnet Forces are moved, evoked, also occurs here substantial no wear. Since the coils are the guide surrounding the housing, the conveyor element almost hovers in the spu len, so that there is no significant friction between the In nenwand of the guide housing and the conveyor element occurs. Furthermore, the device according to the invention is for miniaturization suitable because it has only a few components. The invent Device according to the invention can be miniaturized in such a way that the outer diameter of the device is less than 10 mm, in particular is particularly smaller than 5 mm.

Bei der ersten Ausführungsform mit nur einer Spule ist die Spu le vorzugsweise etwa doppelt so lang wie die Länge des Fördere lements. Hierdurch können bereits mit geringen Strömen ausrei chende Kräfte zum Bewegen des Mediums erzeugt werden. Es ist ferner möglich die Länge des Förderelements zu verringern und einen entsprechend höheren Strom an die Spule anzulegen. Bei der Ausführungsform mit zwei oder mehr Spulen ist das Fördere lement vorzugsweise geringfügig länger als eine Spule. Hier durch ragt das Förderelement stets in zwei benachbarte Spulen. Dies hat den Vorteil, dass beim Schalten des Stroms von einer Spule auf die nächste benachbarte Spule das Förderelement so fort in diese Spule gezogen wird, um somit eine kontinuierliche Bewegung des Förderelements zu realisieren. Beim Vorsehen von mehr als zwei Spulen ist die Steuereinheit derart aufgebaut, dass die Spulen repetierend geschaltet sind. Dies bedeutet, dass die Spulen der Reihe nach an- und wieder ausgeschaltet werden. Bei beispielsweise drei Spulen wird zuerst die erste, dann die zweite, dann die dritte Spule und anschließend wieder die zweite Spule geschaltet. Die Reihenfolge der Schaltung der Spulen läuft somit entsprechend der Bewegung des Förderelements ebenso hin und her.In the first embodiment with only one coil, the spu le preferably about twice as long as the length of the conveyor lements. As a result, even with low currents can be sufficient forces to move the medium are generated. It is further possible to reduce the length of the conveyor element and to apply a correspondingly higher current to the coil. at the embodiment with two or more coils is conveying lement preferably slightly longer than a coil. here through the conveyor element always protrudes into two adjacent coils. This has the advantage that when switching the current from one Coil onto the next adjacent coil the conveyor element continues to be drawn into this coil, thus creating a continuous Realize movement of the conveyor element. When providing the control unit is constructed with more than two coils, that the coils are switched repetitively. This means, that the coils are turned on and off in turn become. For example, with three coils, the first one, then the second, then the third coil and then again the second coil switched. The order of switching the Coils thus run according to the movement of the conveyor element back and forth as well.

Vorzugsweise ist das Führungsgehäuse durch die Spuleninnenwand bzw. durch die Spuleninnenwände benachbarter Spulen gebildet. Da zwischen der Spuleninnenwand und dem Förderelement keine oder nur geringfügige Reibungen auftreten, ist es nicht erfor derlich ein gesondertes Führungsgehäuse vorzusehen.The guide housing is preferably through the coil inner wall or formed by the coil inner walls of adjacent coils. Since none between the inner coil wall and the conveyor element or only slight friction occurs, it is not necessary to provide a separate guide housing.

Beim Verwenden der Vorrichtung zum Mischen von Medien dienen die in dem Führungsgehäuse vorgesehenen Öffnungen sowohl zum Einlass als auch zum Auslass des Mediums. Durch das Förderele ment wird abwechselnd durch eine Öffnung Medium in das Füh rungsgehäuse eingesaugt und gleichzeitig durch die gegenüber liegende Öffnung ausgestoßen. Im nächsten Takt wechselt die Funktion der Öffnungen, so dass durch die Öffnung, durch die im vorhergehenden Takt Medium eingesaugt wurde, jetzt das Medium ausgestoßen wird. Entsprechend wird durch die Öffnung, durch die im vorherigen Takt Medium ausgestoßen wurde, jetzt Medium eingesaugt. Selbstverständlich kann die Vorrichtung mehrere Öffnungen, die gleichzeitig als Einlass und mehrere Öffnungen, die als Auslass dienen, aufweisen.Serve when using the media mixing device the openings provided in the guide housing both for Inlet and outlet of the medium. Through the Förderele Ment is alternately through an opening medium in the Füh suction housing and at the same time through the opposite lying opening ejected. The changes in the next bar Function of the openings so that through the opening through which in the previous stroke medium was sucked in, now the medium is expelled. Accordingly, through the opening, through which was ejected medium in the previous bar, now medium sucked. Of course, the device can have several Openings that serve as inlet and multiple openings, that serve as an outlet.

Vorzugsweise sind die Öffnungen insbesondere beim Verwenden der Vorrichtung zum Mischen von Medien als Düsen ausgebildet. Dies führt zum besseren Durchmischen des Mediums. Ferner kann durch die Düsengröße die Mischgeschwindigkeit eingestellt werden. Ein Einstellen der Mischgeschwindigkeit ist auch durch den Spulen strom sowie durch den zeitlichen Abstand zwischen zwei aufein anderfolgenden Takten einstellbar.The openings are preferably in particular when using the Device for mixing media designed as nozzles. This leads to better mixing of the medium. Furthermore, by the nozzle size and the mixing speed can be set. On Setting the mixing speed is also through the coils current as well as by the time interval between two other clocks adjustable.

Die Anordnung der Öffnungen ist vorzugsweise bei einem rohrför migen Führungsgehäuse an dessen Stirnseite angeordnet. Die Öff nungen können jedoch auch an jeder anderen Außenseite des Füh rungsgehäuses angeordnet sein oder mit einem Kanal verbunden werden, der die Flüssigkeit in eine bestimmte Richtung lenkt. Hierdurch kann eine Mischung in einem Behälter verbessert wer den. Beispielsweise kann hierdurch in einem Behälter eine Rota tion des Mediums hervorgerufen werden.The arrangement of the openings is preferably in a tubular migen guide housing arranged on the front side. The public However, openings can also be made on any other outside of the guide be arranged or connected to a channel that directs the liquid in a certain direction. This can improve a mixture in a container the. For example, a Rota tion of the medium.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform diente die Vor richtung zum Pumpen von Medien. Hierzu ist eine der Öffnungen als Einlassöffnung und die andere als Auslassöffnung ausgebil det. Es können wiederum mehrere Einlass- und mehrere Auslassöffnungen vorgesehen sein. Um nur eine Flussrichtung je Öffnung zuzulassen, weisen die Öffnungen entsprechend angeord nete Rückschlagventile auf. Ferner weist bei dieser Ausfüh rungsform das Führungsgehäuse eine mit der Einlassöffnung ver bundene Einlasskammer und eine mit der Auslassöffnung verbunde ne Auslasskammer auf. Die beiden Kammern sind über einen Kanal miteinander verbunden. In dem Kanal ist ein Rückschlagventil angeordnet, so dass das Medium in eine Richtung durch den Kanal und zwar von der Einlasskammer in die Auslasskammer strömen kann. Die Bewegung des Förderelements bei der Ausbildung der Vorrichtung als Pumpe kann wiederum durch eine einzelne umzupo lende Spule in Verbindung mit einem magnetischen Förderelement sowie durch mehrere repetierend geschaltete Spulen mit einem nichtmagnetischen Förderelement realisiert werden.In a further preferred embodiment, the front was used direction for pumping media. For this is one of the openings as the inlet opening and the other as the outlet opening det. In turn, there can be several inlet and several outlet openings be provided. By only one direction of flow at a time To allow opening, the openings have been arranged accordingly check valves. Furthermore, in this embodiment tion form the guide housing one with the inlet opening bound inlet chamber and one connected to the outlet opening ne outlet chamber open. The two chambers are over a channel connected with each other. There is a check valve in the channel arranged so that the medium in one direction through the channel namely flow from the inlet chamber into the outlet chamber can. The movement of the conveyor element in the formation of the Device as a pump can turn umpupo by a single lende coil in connection with a magnetic conveying element as well as several repetitively switched coils with one non-magnetic conveyor element can be realized.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bewegen von gasförmigen oder flüssigen Medien ist insbesondere für den Einsatz in bio logischen oder chemischen Mikroprozessen geeignet. Insbesondere können durch die Vorrichtung Medien gemischt bzw. gepumpt wer den, die eine Menge von weniger als 10 µl, insbesondere weniger als 5 µl haben. Ein bevorzugter Einsatzbereich der erfindungs gemäßen Vorrichtung ist das Mischen bzw. Pumpen von Proben im ml-Bereich. Beim Mischen bzw. Pumpen ist hierunter die Menge je Pumpenhub, d. h. bei einer hin oder einer her Bewegung des För derelements zu verstehen. Die Vorrichtung erlaubt ferner die Verwendung in von außen schlecht zugänglichen Systemen.The device according to the invention for moving gaseous or liquid media is especially for use in bio logical or chemical microprocesses. In particular media can be mixed or pumped by the device those containing less than 10 µl, especially less than 5 µl. A preferred area of application of the invention modern device is the mixing or pumping of samples in the ml range. When mixing or pumping, the quantity depends on this Pump stroke, d. H. with a back and forth movement of the För to understand derelements. The device also allows Use in systems that are difficult to access from the outside.

Vorzugsweise ist an den Öffnungen des Führungsgehäuses eine Membran vorgesehen. Die Membran ist derart aufgebaut, dass sie einerseits durchlässig für Flüssigkeiten andererseits undurchlässig für zerstörungsempfindliche Partikel in der Flüssigkeit, wie beispielsweise Zellen ist.There is preferably one at the openings of the guide housing Membrane provided. The membrane is constructed in such a way that it on the one hand permeable to liquids on the other hand impermeable for damage-sensitive particles in the liquid, such as cells.

An Öffnungen des Führungsgehäuses können ferner auch Membranen vorgesehen werden, die mit dem Förderelement verbunden sind. Derartige Membranen werden zusammen mit dem Förderelement be wegt, so dass die Membran bei einer Hubbewegung in den Innen raum des Führungsgehäuses hineingezogen wird. Hierbei wird Flüssigkeit zusammen mit der Membran in diesem Bereich gesaugt. Beim nächsten Hub wird die Membran wieder nach außen in Rich tung der Öffnung gedrückt und die gegenüberliegende an der an deren Öffnung vorgesehenen Membran nach innen gezogen. Das Vor sehen derartiger Membranen hat den Vorteil, dass bei geeigneten Membranen das Förderelement sowie die Innenwände des Führungs gehäuses nicht mit der Flüssigkeit in Berührung kommen. Hier durch ist eine Kontamination der Vorrichtung in einem für die Reinigung schwer zugänglichen Bereich vermieden. Insbesondere können derartige Membranen als Ersatzteile leicht austauschbar ausgebildet sein, so dass ein Reinigen der Membranen von der geförderten Flüssigkeit nicht erforderlich ist.Membranes can also be provided at openings in the guide housing are provided, which are connected to the conveying element. Such membranes are together with the conveying element moves, so that the membrane with a stroke in the interior space of the guide housing is drawn in. Here will Liquid sucked together with the membrane in this area. At the next stroke, the membrane is turned outward again direction of the opening and the opposite on the the opening provided for the membrane pulled inwards. The before See such membranes has the advantage that with suitable Membranes the conveyor element and the inner walls of the guide do not come into contact with the liquid. here is a contamination of the device in one for the Avoid cleaning inaccessible area. In particular such membranes can be easily replaced as spare parts be designed so that a cleaning of the membranes from the pumped liquid is not required.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Membranen ist es vorteilhaft den Spalt zwischen dem Förderelement und der Innen wand des Führungsgehäuses so schmal auszubilden, dass der Spalt schmaler als der Durchmesser von beispielsweise Zellen oder an dererseits leicht zerstörbaren Partikeln ist. Es ist ebenfalls möglich den Spalt deutlich größer als den Durchmesser dieser Partikel auszubilden, so dass Partikel frei durch diesen Spalt hindurchschwimmen können, um eine Beschädigung oder Zerstörung dieser Partikel zu vermeiden. It is in a device according to the invention without membranes advantageously the gap between the conveying element and the inside wall of the guide housing so narrow that the gap narrower than the diameter of, for example, cells or on the other hand is easily destructible particles. It is also possible the gap significantly larger than the diameter of this Form particles so that particles are free through this gap can swim through to damage or destruction to avoid these particles.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention based on preferred embodiment shape with reference to the accompanying drawings explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer be vorzugten Ausführungsform einer als Mischer ausgebildeten Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a vorzugten be designed as a mixer device,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer als Pum pe ausgebildeten bevorzugten Ausbildungsform der Vorrichtung. Fig. 3 is a schematic sectional view of a preferred embodiment of the device designed as a pump.

Die als Mischer ausgebildete Vorrichtung zum Bewegen von flüs sigen oder gasförmigen Medien weist ein zylindrisches Fördere lement 10 auf. Das Förderelement 10 ist in einem rohrförmigen Führungsgehäuse 12 angeordnet, wobei der Innendurchmesser des rohrförmigen Führungsgehäuses 12 geringfügig größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Förderelements 10 ist. Das Führungsgehäuse 12 ist von zwei in Längsrichtung des Führungs gehäuses 12 nebeneinander angeordneten Spulen 14, 16 umgeben. Die Spulen sind über Leitungen 18 bzw. 20 mit einer Steuerein heit 22 verbunden. Um den in Fig. 1 dargestellten Mischer un mittelbar in eine Flüssigkeit oder in Gas legen zu können, sind die Spulen 14, 16 zum Schutz mit einem Außengehäuse 24 umgeben. Vorzugsweise sind die Spulen 14, 16 in das Außengehäuse 24 ein gegossen. Hierdurch ist das Eindringen von Flüssigkeit oder Gas in das Außengehäuse 24 vermieden, so dass ein Beschädigen der Spulen 14, 16 durch das Medium nicht auftreten kann. The device designed as a mixer for moving liquid or gaseous media has a cylindrical conveying element 10 . The conveying element 10 is arranged in a tubular guide housing 12 , the inside diameter of the tubular guide housing 12 being slightly larger than the outside diameter of the cylindrical conveying element 10 . The guide housing 12 is surrounded by two coils 14 , 16 arranged side by side in the longitudinal direction of the guide housing 12 . The coils are connected via lines 18 and 20 to a control unit 22 . In order to be able to place the mixer shown in FIG. 1 directly in a liquid or in gas, the coils 14 , 16 are surrounded by an outer housing 24 for protection. Preferably, the coils 14 , 16 are cast into the outer housing 24 . This prevents the ingress of liquid or gas into the outer housing 24 , so that damage to the coils 14 , 16 by the medium cannot occur.

Das Außengehäuse 24 ist im Wesentlichen zylindrisch aufgebaut. An den Stirnseiten 26, 28 des Außengehäuses verschließt das Au ßengehäuse die Öffnungen des Führungsgehäuses 12 teilweise, so dass an den Stirnseiten 26, 28 des Außengehäuses 24 kleine Ein- und/oder Auslassöffnungen 32, 32 ausgebildet sind. Die Öffnun gen 30, 32 sind vorzugsweise im Querschnitt kreisförmig.The outer housing 24 is essentially cylindrical. On the end faces 26 , 28 of the outer housing, the outer housing partially closes the openings of the guide housing 12 , so that small inlet and / or outlet openings 32 , 32 are formed on the end faces 26 , 28 of the outer housing 24 . The openings 30 , 32 are preferably circular in cross section.

Durch die Steuereinheit 22 wird im nächsten Takt, in dem in Fig. 1 dargestellten Zustand, Strom an die Spule 16 angelegt. Hierdurch entsteht eine magnetische Kraft innerhalb der Spule. Da das Förderelement 10 aus Metall ist oder zumindest metalli sche Bestandteile aufweist wird das Förderelement 10 durch die Magnetkraft in Fig. 1 nach rechts bewegt. Hierbei wird ein Me dium, das sich in der Kammer 34, d. h. innerhalb der Spule 16 befindet durch die Öffnung 32 nach außen gefördert. Gleichzei tig wird durch die Bewegung des Förderelements 10 in Fig. 1 nach rechts durch die Öffnung 30 Medium in eine Kammer 36, d. h. in den Bereich des Führungsgehäuses, der von der Spule 14 umgeben ist, eingesaugt.In the next cycle, in the state shown in FIG. 1, the control unit 22 applies current to the coil 16 . This creates a magnetic force inside the coil. Since the conveying element 10 is made of metal or at least has metallic constituents, the conveying element 10 is moved to the right by the magnetic force in FIG. 1. Here, a medium that is in the chamber 34 , ie inside the coil 16, is conveyed through the opening 32 to the outside. At the same time, the movement of the conveying element 10 in FIG. 1 to the right through the opening 30 medium into a chamber 36 , ie into the region of the guide housing which is surrounded by the coil 14 , is sucked in.

Im nächsten Schritt wird der an die Spule 16 angelegte Strom von der Steuereinheit 22 ausgeschaltet und Strom an die Spule 14 angelegt. Hierdurch wird das Förderelement 10 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückbewegt. Hierbei wird aus der Kammer 36 Medium durch die Öffnung 30 ausgestoßen und gleich zeitig Medium durch die Öffnung 32 in die Kammer 34 gesaugt.In the next step, the current applied to the coil 16 is switched off by the control unit 22 and current is applied to the coil 14 . As a result, the conveying element 10 is moved back into the position shown in FIG. 1. Here, medium is expelled from chamber 36 through opening 30 and medium is simultaneously sucked through opening 32 into chamber 34 .

Es ist ferner möglich anstelle von zwei Spulen drei oder mehr Spulen vorzusehen, die hintereinander geschaltet sind. Hier durch wird ebenso eine hin und her Bewegung des Förderelements ausgeführt. Das Vorsehen mehrerer Spulen hat den Vorteil, dass die Kammern 34, 36 größer ausgebildet sind und somit ein größeres Volumen aus den Öffnungen 30, 32 ausgestoßen bzw. durch diese eingesaugt wird. Dies hat ein besseres Mischen des Medi ums zur Folge.It is also possible to provide three or more coils which are connected in series instead of two coils. A back and forth movement of the conveying element is also carried out here. The provision of several coils has the advantage that the chambers 34 , 36 are made larger and thus a larger volume is expelled from the openings 30 , 32 or is sucked in through them. This results in a better mixing of the medium.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Vorrichtung zum Pumpen von Medium. Die Elemente dieser Vorrichtung, die denen der Ausführungsform in Fig. 1 und 2 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The embodiment shown in FIG. 3 is a device for pumping medium. The elements of this device which correspond to those of the embodiment in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals.

Entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird das Förderelement 10 durch eine entsprechende Steuerung der Spulen 14, 16 durch die Steuereinheit 22 in Fig. 3 hin und her, d. h. nach links und rechts, bewegt. Zusätzlich sind die Öffnungen 30, 32 mit Rückschlagventilen 40, 42 versehen. Das Rückschlagventil 40 der Öffnung 30 ist so angeordnet, dass durch die Öffnung 30 nur Medium in Richtung des Pfeils 44 in die Kammer 36, die als Einlasskammer dient, gesaugt werden kann. Das Rückschlagventil 42 ist in der Öffnung 32 derart an geordnet, dass durch die Öffnung 32 nur Medium in Richtung des Pfeils 46 aus der Kammer 34, die als Auslasskammer dient, aus gestoßen werden kann.According to the embodiment shown in FIG. 1, the conveying element 10 is moved back and forth by a corresponding control of the coils 14 , 16 by the control unit 22 in FIG. 3, ie to the left and right. In addition, the openings 30 , 32 are provided with check valves 40 , 42 . The check valve 40 of the opening 30 is arranged such that only medium in the direction of arrow 44 can be sucked into the chamber 36 , which serves as the inlet chamber, through the opening 30 . The check valve 42 is arranged in the opening 32 such that through the opening 32 only medium in the direction of arrow 46 from the chamber 34 , which serves as an outlet chamber, can be pushed out.

Ferner sind die beiden Kammern 34, 36 mit einem Kanal 48 ver bunden. Der Kanal 48 weist ein Rückschlagventil 50 auf, so dass das Medium nur in Richtung der Pfeile 52 durch den Kanal 48 fließen kann.Furthermore, the two chambers 34 , 36 with a channel 48 connected ver. The channel 48 has a check valve 50 , so that the medium can only flow through the channel 48 in the direction of the arrows 52 .

In dem in Fig. 3 dargestellten Takt befindet sich das Fördere lement 10 innerhalb der Spule 16. In der Einlasskammer 36 be findet sich Medium. Im nächsten Takt wird der an die Spule 16 angelegte Strom durch die Steuereinheit 22 ausgeschaltet und es wird Strom an die Spule 14 angelegt. Hierdurch bewegt sich das Förderelement in Fig. 3 nach links. Da das in der Einlasskammer befindliche Medium nicht durch die Öffnung 30 nach Außen strö men kann, wird es in den Kanal 48 gedrückt und gelangt durch den Kanal 48 in die Auslasskammer 34. Nach Beendigung des Takts ist die Einlasskammer 36 leer und die Auslasskammer 34 mit Me dium gefüllt. Im nächsten Takt, in dem die Spule 14 aus und die Spule 16 eingeschaltet wird, wird das Förderelement 10 wieder in die in Fig. 3 dargestellte Lage bewegt. Hierbei drückt das Förderelement 10 das in der Auslasskammer befindliche Medium durch die Öffnung 32 nach außen. Ein Zurückdrücken des Mediums aus der Auslasskammer 34 in die Einlasskammer 36 ist aufgrund des in dem Kanal 48 angeordneten Rückschlagventils 50 nicht möglich. Somit wird bei der Bewegung des Förderelements 10 nach rechts durch die Öffnung 30 Medium von außen in die Einlasskam mer 36 gesaugt, da in der Einlasskammer 36 ein Unterdruck ent steht. Die Öffnungen 30, 32 können mit entsprechenden Leitungen verbunden sein.In the cycle shown in Fig. 3, the conveying element 10 is within the coil 16th Medium is found in the inlet chamber 36 . In the next cycle, the current applied to the coil 16 is switched off by the control unit 22 and current is applied to the coil 14 . As a result, the conveying element moves to the left in FIG. 3. Since the medium in the inlet chamber cannot flow outside through the opening 30 , it is pressed into the channel 48 and passes through the channel 48 into the outlet chamber 34 . After completion of the stroke, the inlet chamber 36 is empty and the outlet chamber 34 is filled with Me dium. In the next cycle, in which the coil 14 is switched off and the coil 16 is switched on, the conveying element 10 is again moved into the position shown in FIG. 3. Here, the conveying element 10 presses the medium located in the outlet chamber through the opening 32 to the outside. Pressing back the medium from the outlet chamber 34 into the inlet chamber 36 is not possible due to the check valve 50 arranged in the channel 48 . Thus, when the conveying element 10 moves to the right through the opening 30, medium is sucked from the outside into the inlet chamber 36 , since a negative pressure arises in the inlet chamber 36 . The openings 30 , 32 can be connected to corresponding lines.

Claims

1. Device for moving liquid or gaseous media, with
a guide housing ( 12 ) with at least two openings ( 30 , 32 ) for the inlet and / or outlet of the medium,
a reciprocally movable conveying element ( 10 ) arranged in the guide housing ( 12 ) for conveying the medium through the openings ( 30 , 32 ) and
at least one electrical coil ( 14 , 16 ) connected to a control unit ( 22 ) which surrounds the guide housing ( 12 ) and is excited in such a way that it causes the conveying element ( 10 ) to move back and forth.

2. Device according to claim 1, characterized in that the conveying element ( 10 ) is magnetic and the control unit ( 22 ) controls the coil ( 14 , 16 ) such that the magnetic field direction is alternating.

3. Device according to claim 2, characterized in that the length of the coil is about twice as long as the length of the Funding element is.

4. The device according to claim 1, characterized in that the conveying element ( 10 ) has non-magnetizable metal and is surrounded by at least two coils ( 14 , 16 ) which are switched repetitively by the control unit ( 22 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the conveying element ( 10 ) is slightly longer than a coil ( 14 , 16 ), so that the conveying element ( 10 ) always projects into two adjacent coils ( 14 , 16 ).

6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that the coil inner wall forms the guide housing ( 12 ).

7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the openings ( 30 , 32 ) are designed as nozzles.

8. Device according to one of claims 1-7, characterized in that the conveying element ( 10 ) is cylindrical.

9. Device according to one of claims 1-8, characterized in that the conveying element ( 10 ) has a diameter of less than 3 mm, in particular less than 1.5 mm and a length of less than 7 mm, in particular less than 5 mm.

10. Device according to one of claims 1-9, characterized in that the coil or the coils ( 14 , 16 ), the Füh approximately housing ( 12 ) and the conveying element ( 10 ) from an outer housing ( 24 ), preferably are cast in an outer housing.

11. The device according to any one of claims 1-10 for pumping medium, wherein the openings ( 30 , 32 ) as an inlet ( 30 ) or outlet opening ( 32 ) are formed and have check valves ( 40 , 42 ) within the guide housing ( 12 ) connected to said inlet opening (30) inlet chamber (36) and connected to the outlet opening (32) from let chamber (34) is provided, and the chambers (34, 36) 48) are connected together via a channel (which is a non-return valve ( 50 ), so that the medium can only flow from the inlet chamber ( 36 ) into the outlet chamber ( 34 ).

12. Use of the device according to one of claims 1-10, for mixing media, so that when the conveying element ( 10 ) moves back and forth through the openings ( 30 , 32 ), alternating medium flows in and out.

13. Use of the device according to one of claims 1-11, in biological or chemical microprocesses, especially re for mixing or pumping quantities smaller than 10 µl, in particular less than 5 µl.