DE2430945A1

DE2430945A1 - Probenruehrvorrichtung

Info

Publication number: DE2430945A1
Application number: DE2430945A
Authority: DE
Inventors: Henry T Wilton
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1975-01-16
Also published as: JPS5038590A; US3831554A; GB1444065A; JPS5654574B2

Description

Die Erfindung betrifft Rührvorrichtungen, insbesondere mechanische Rührvorrichtungen zum Behandeln mehrerer Proben mit einer Flüssigkeit.

In der Mikroskopie ist es heute häufig erforderlich, daß Proben, die zur Untersuchung vorbereitet werden, einer Behandlung mit einer oder mehreren Flüssigkeiten unterzogen werden. Solche Proben werden gewöhnlich nacheinander mit mehreren Flüssigkeiten behandelt, wobei zwischendurch ein Wasch- oder Spülvorgang stattfindet» Nach dieser Behandlung können bei der herkömmlichen Vorbereitung von Proben diese aufgelegt oder eingebettet und zerschnitten werden zum Erhalt untersuchungsbereiter Proben.

Es ist wichtig, mit einem Minimum an Flüssigkeit einen maximalen Kontakt zwischen Proben und Behandlungsflüssigkeit sowie einen

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maximalen Umlauf der Behandlungsflüssigkeit zu erreichen, d. h. es soll gerade so viel Flüssigkeit verwendet werden, daß sie die zu behandelnden Proben umgibt. Die zu behandelnden Proben werden im allgemeinen in einem porösen Behälter angeordnet, um eine Beschädigung, Agglomeration oder Klumpenbildung der Proben zu vermeiden und mittels isolierter Anordnung eine Identifizierung der einzelnen Proben zu ermöglichen. Es ist erwünscht, möglichst wenig Flüssigkeit bei der Behandlung zu verwenden, da gewöhnlich die Behandlungsflüssigkeit nicht wiederverwendet wird. Ein wirksamer Umlauf der Behandlungsflüssigkeit durch die porösen Probenbehälter und um die Proben ist sehr erwünscht, um damit die für die Behandlung erforderliche Zeit zu minimieren. Da Behandlungsflüssigkeiten häufig stark verdünnte Lösungen sind, ist ein wirksames Umlaufen auch im Hinblick auf eine gleichmäßige und gründliche Behandlung mehrerer Proben wesentlich.

Ein gründlicher und fortlaufender Umlauf einer Behandlungsflüssigkeit um mehrere Proben kann durch langsames Drehen eines oder mehrerer Gestelle mit mehreren in Behältern angeordneten Proben um eine Achse und periodisches Hin- und Herbewegen der Gestelle-parallel zur Drehachse erreicht werden. Obwohl im allgemeinen die Drehzahl nicht kritisch ist und mit dem Durchmesser des Probenhaltergestells in Beziehung steht, liegt die geeignete Drehzahl gewöhnlich zwischen 0_rl und 30 U/min. Im allgemeinen soll eine Drehzahl gewählt werden, durch die sich eine Probenhaltergeschwindigkeit von im wesentlichen nicht mehr als etwa 6m/min ergibt. Obwohl fortlaufende Drehung bevorzugt wird, kann es erwünscht sein, die Drehrichtung periodisch zu wechseln. Es ist offensichtlich, daß die Drehbewegung in eine bestimmte Richtung so lange fortgesetzt werden muß, bis mindestens eine vollständige Verschiebung stattgefunden hat. Periodische axiale Hin— und Herbewegung der Proben während der Drehung wird

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zweckmäßig durch Nockenwirkung mittels einer oder mehrerer Vörwölbungen-erreicht, die.auf ein mit ihnen zusammenwirkendes, mit den Gestellen verbundenes und sich-damit drehendes Glied einwirken. Es ist zweckmäßig, einen sich verjüngenden oder trichterförmigen Grundkörper in der Rührvorrichtung zu verwenden, der drei oder mehr erhabene äquidistänte Bereiche hat, zusammen mit einem konischen Glied mit der gleichen Anzahl oder einem Vielfachen dieser Anzahl von Ausnehmungen bildenden Flächen in entsprechenden äquidistanten Lagen. Während der Drehung des Gestells liegt das konische:Glied periodisch an den erhabenen Bereichen an, wird axial verschoben und kehrt, wenn die erhabenen Teile mit den Ausnehmungen ausgerichtet sind, periodisch in die untere Stellung zurück.

Es ist zwar nicht wesentlich, daß die Drehachse vertikal verläuft, eine solche Anordnung hat jedoch einige Vorteile. Einer dieser Vorteile ist, daß die Schwerkraft ausgenutzt werden kann als Antriebskraft für die Rückbewegungshälfte der Hin- und Herbewegung, und ein weiterer Vorteil ist, daß zweckmäßig zum Verbinden des Antriebs mit der Gestelltriebwelle ohne genaue Ausrichtung durch die Bedienungsperson ein selbstkuppelndes Kupplungsglied verwendbar ist, das während der Drehung bei Ausrichtung in die Verbindungsstellung fällt. · . · . .

Durch die Erfindung wird also erreicht, daß eine motorgetriebene Rührvorrichtung, die eine langsame. Drehbewegung eines Probenhaltergestells· mit vorübergehender periodischer Bewegung in Richtung der..Drehachse vorsieht:, ein maximales Eindringen; einer Behandlungsflüssigkeit in/porösen Kapseln auf dem Gestell gehaltene Proben bewirkt. Durch eine selbstausrichtende, automatisch in Kupplungsst^ bringbare Kupplungseinrichtung .ist ein Abnehmen und Austauschen des

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Eührerdeckels mit Motor möglich ohne komplizierte mechanische Bauteile oder störende, durch erfolgloses Bemühen, voneinander getrennte Antriebsglieder und angetriebene Glieder miteinander auszurichten, hervorgerufene Verzögerungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des zusammengebauten Rührers;

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf den Steuerkurvenkörper zum Übertragen der Hin— und Herbewegung auf die Probe;'

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht ΙΙΪ-ΙΙΙ nach Fig. 2, die den Steuerkurvenkörper in seiner untersten Stellung zeigt;

Fig. 4 eine geschnittene Vorderansicht IV-IV nach Fig. 2, die den Steuerkurvenkörper in seiner untersten Stellung zeigt;

Fig. 5 eine geschnittene Vorderansicht ΙΊΙ-ΙΓΙ nach Fig. 2, die den Steuerkurvenkörper in gehobener Stellung zeigt;

Fig. 6 eine vergrößerte Explosionsansicht der Antriebswelle , der getriebenen Welle und des Kupplungsglieds;

Fig. 7 eine Perspektivansicht des Kupplungsglieds;

Fig. 8 eine vergrößerte Vorderansicht der Antriebswelle, der getriebenen Welle und des Kupplungsglieds vor der Arbeitsstellung; und

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Fig. 9 eine vergrößerte Vorderansicht der Antriebswelle, der getriebenen Welle und des Kupplungsglieds in Arbeitsstellung.

Ein Hohlkörper 1 (Fig. 1), vorzugsweise aus durchsichtigem Werkstoff* z. B. Glas oder Kunststoff, durch den die Bedienungsperson den Inhalt während des Betriebs beobachten Kann, ist auf einer Befestigungsplatte 2 befestigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform bildet der Hohlkörper einen zylindrischen Hohlraum mit,einer sich durch diesen erstreckenden Längsachse. Die Befestigungsplatte dient zum Befestigen des Rührers in wirksame Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Gerät zum Zuführen erwünschter Flüssigkeiten zum Behandeln der Proben mit Hilfe von Haltern 3. Die Befestigungsplatte hat einen Verschluß 4 (vgl. insbesondere Fig. 3) und eine einwärts sich verjüngende Umdrehungsfläche 5 mit zwei Paaren von diametral entgegengesetzten Vorwölbungen 6 (nur eine davon ist gezeigt). Es ist erwünscht, daß der Verschluß nahe der Mitte der Umdrehungsfläche eine Öffnung hat, die als Ein- bzw. Auslaß für.bei der Behandlung von Proben verwendete Flüssigkeiten dient. Ein Steuerkurvenkörper 8 hat eine auswärts sich verjüngende Ümdrehungsf lache 9 zum Anliegen an der einwärts sich verjüngenden Ümdrehungsflache 5 (Fig. 4). Fig. 2 zeigt eine Ansicht von unten auf den Steuerkurvenkörper mit den auswärts sich verjüngenden Umdrehungsflächen 9. Ausnehmungen in der auswärts sich verjüngenden Umdrehungsfläche 9 werden durch diametral entgegengesetzte ebene Flächen 10 gebildet. Ebene Vertiefungen werden bevorzugt, weil sie Durchgänge bilden, durch die ein Strömen von Flüssigkeit von der einen Seite des Steuerkurvenkörpers zur anderen möglich ist. Eine getriebene Welle 11 ist mit dem Steuerkurvenkörper 8 so verbunden, daß seine Achse mit der Oberflächenachse der auswärts sich verjüngenden Umdrehungsfläche 9 fluchtet. Die getriebene Wellen dient zum Anordnen der

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Probenhaltergestelle 12 (vgl. Figur) und hat axial sich erstreckende unregelmäßig geformte Abschnitte 13 zum Drehen der Probenhaltergestelle 12.

Ein Deckel 15, der am Hohlkörper 1 mittels einer Schraube gesichert ist, trägt einen Elektromotor 14. Fig. 6, 7, 8 und 9 zeigen bevorzugte Einheiten zum Verbinden des Elektromotors 14 mit der getriebenen Welle 11. Eine Motorwelle 17 hat ein Paar von diametral entgegengesetzten Zapfen 18 (nur einer ist gezeigt) an ihrem motorfernen Ende. Ein Kupplungsglied 19 ist im wesentlichen zylindrisch und hat an einem Ende eine Bohrung 20 zum losen Aufnehmen der Motorwelle Längliche Schlitze 21 sind diametral entgegengesetzt, dienen zum Sichern des Kupplungsglieds an der Motorwelle und ermöglichen eine UniVersalbewegung des Kupplungsglieds. Die längliche Ausbildung der Schlitze 21 ermöglicht weiter eine Axialbewegung des Kupplungsglieds in bezug auf die Motor— welle 17. An seinem anderen Ende hat das Kupplungsglied eine einwärts sich verjüngende Fläche 22, die eine Vertiefung 23 hat mit einer unregelmäßig geformten Zwischenfläche 24 zur Drehverbindung mit der getriebenen Welle 11, die darin axial bewegbar ist. Ein Ende 25 der getriebenen Welle 11 ist konisch zur besseren Ausrichtung und Verbindung mit dem Kupplungsglied.

Die Proben werden in porösen Haltern 3 angeordnet, die wiederum durch die Gestelle 12 gehalten sind. Die Gestelle werden zweckmäßig über dem Steuerkurvenkörper 8 auf der Welle 11 angeordnet. Die Gestelle brauchen während des Betriebs nicht ganz gefüllt zu sein, es ist jedoch erwünscht, daß sie Perforationen oder Löcher haben zum Bewirken eines gleichmäßigen Umlaufs der Flüssigkeit, insbesondere, wenn die Gestelle ganz gefüllt sind. Wenn kein ganz gefülltes Gestell erwünscht ist, werden die Proben vorzugsweise gleichmäßig

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verteilt, _:um.einen feestmöglichen Umlauf der Behandlung?— flüssigkeit zu erreichen,;- Nach Anordnen der Gestelle auf der Welle 11 Wird die Untergruppe in.den Hohlkörper 1 eingeführt und liegt am Verschluß 4 an. Es ist nicht erforderlich, daß der Steuerkurvenkörper, beim Einführen eine bestimmte Drehstellung einnimmt, um eine genaue. Axialausrichtung der getriebenen Welle, mit dem Hohlkörper zu erreichen,. ¥e.gen der Berührung der einwärts sich verjüngenden Umdrehungsfläche 5 des Verschlusses mit der auswärts sich verjüngenden Umdrehungsfläche 9 des Steuerkurvenkörpers und weil die. getriebene Welle axial damit ausgerichtet ist, fluchtet die,Welle im wesentlichen mit der Achse.des Rührer— körpers. Liegt die Untergruppe so.am Verschluß an, daß die auswärts sich ,verjüngende Umdrehungsfläche mit den Vorwölbungen 6 in Berührung ist, ist es durch die diametral entgegengesetzte Anordnung der Vorwölbungen möglich, die Ausrichtung der getriebenen Welle 11 zu erhalten.

Dann bringt die Bedienungsperson auf.dem Hohlkörper 1 den Deckel 15 an, an dem vorzugsweise die Motorwelle 17 so angeordnet ,ist,: daß^sie in Axialrichtung mit der Längsachse des Hohlkörpers,1 fluchtet. Es_:ist nicht erforderlich, daß die Bedienungsperson den unregelmäßig geformten Abschnitt der Vertiefung 23 mit dem unregelmäßig geformten Abschnitt der getriebenen Welle 11 ausrichtet, da im Fall einer Fehlausrichtung das Zuppliings glied 19 auf dem Qberende des konischen Endes 25 der getriebenen Welle 11. ruht (Fig.. 8). Die verjüngte Fläche-,22 ,des Kupplungsglieds wirkt. mit dem konischen Ende 25 idea? getriebenen Welle zum axialen Ausrichten des Kupplungsgliedes so-zusammen, daß dieses bei genauer Ausrichtung-den-fernen Abschnitt der-getriebenen Welle umgibt-Wenn die Bedienungsperson den Motor eingeschaltet hat und die Motorwelle das Kupplungsglied 19 zu drehen beginnt,

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richten sich der unregelmäßig geformte Abschnitt der Vertiefung und der unregelmäßig geformte Abschnitt 13 der Welle 11 während der ersten vollständigen Umdrehung des Kupplungsglieds miteinander aus. Das Kupplungsglied 19 fällt nach unten und umgibt mit seiner Vertiefung 23 nach Ausrichtung der entsprechenden Abschnitte den fernen Abschnitt der getriebenen Welle.11 (Fig. 9). Nach der Drehverbindung des Kupplungsglieds 19 mit der getriebenen Welle 11 werden der Steuerkurvenkörper 8 und die Gestelle gedreht. Die Drehung des Steuerkurvenkörpers 8 bewirkt ein Anliegen abwechselnd aufeinanderfolgender Abschnitte der auswärts sich verjüngenden Umdrehungsflächen 9 an einem Paar diametral entgegengesetzter Vorwölbungen 6 (Fig. 5). Das Anliegen der auswärts· sich verjüngenden Umdrehungsflächen 9 an den Vorwölbungen 6 bewirkt eine Axialverschiebung des Steuerkurvenkörpers 8. Bei weiterer Drehung des Steuerkurvenkörpers und Ausrichtung der durch die ebenen Flächen 10 gebildeten Ausnehmungen mit den Vorwölbungen 6 bewegt sich der Steuerkurvenkörper 8 in Axialrichtung zur einwärts sich verjüngenden Fläche 5 des Verschlusses 4, bis die Fläche 9 daran anliegt. Durch diese Nockenwirkung ergibt sich eine periodische Hin- und Herbewegung, die während der Drehung der Gestelle 12 auf diese übertragen wird. Ein weiterer Vorteil der bevorzugten Ausführungsform ergibt sich aus der Pumpwirkung, die bei Bewegung des Steuerkurvenkörpers zur einwärts sich verjüngenden Fläche und von dieser weg auftritt.

Da es gewöhnlich erwünscht ist, Proben mit mehreren Flüssigkeiten zu behandeln, und zwischen den Behandlungsvorgängen häufig Waschvorgänge stattfinden, ist es zweckmäßig, am Boden des Verschlusses 4 einen Ein- bzw. Auslaß 7 vorzusehen, durch den die Flüssigkeiten zu— und abgeführt werden können.

Patentansprüche: 409883/1070

Claims

Pa ten tan s ρ r ü c h e

1. Probenrührvorrichtung,

g e k en η ζ e i c. h η e t durch einen an den Enden offenen Hohlkörper (l), einen Verschluß (4) für ein Ende des Hohlkörpers (l), wobei zwischen Hohlkörper (l) und Verschluß (4) eine Probenbehandlungsflüssigkeit aufnehmbar ist; eine innere, einwärts sich verjüngende Umdrehungsfläche

(5) desVerschlusses (4) mit mindestens drei äquidistanten erhabenen Bereichen (6) auf der einwärts sich verjüngenden Umdrehungsfläche (5);

einen drehbaren Steuerkurvenkörper (8) mit einer mit der einwärts sich verjüngenden Umdrehungsfläche (5) zusammenwirkenden, sich verjüngenden Umdrehungsfläche (9) sowie mit mindestens drei äquidistanten Ausnehmungen (10) auf der sich verjüngenden Umdrehungsfläche (9) zur Aufnahme je eines der erhabenen-Bereiche (6); eine Halterung (3, 12) für mindestens eine Probe im Hohlkörper (l), die mit dem Steuerkurvenkörper (8) verbunden ist; und

einen Antrieb zum Drehen des Steuerkurvenkörpers (8) und der Probe,
so daß durch das Zusammenwirken der erhabenen Bereiche

(6) und des Steuerkurvenkörpers (8) eine periodische axiale Hin- und Herbewegung der Probe zum Umlauf der Behandlungsflüssigkei t erfölgt.

2. Probenrührvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ■ durch vier erhabene Bereiche (6) auf der einwärts sich ver-

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jungenden Umdrehungsflache (5) und vier Ausnehmungen (lO) auf der sich verjüngenden Umdrehungsfläche (9) des Steuerkurvenkörpers (8).

3. Probenrührvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Bereiche (6) eine Halbkugelfläche haben und die sich verjüngende Umdrehungsfläche (9) des Steuerkurvenkörpers (8) vier gleichmäßig beabstandete, die Ausnehmungen (10) bildende ebene Flächen hat.

4. Probenrührvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aufweist: einen Elektromotor (14) mit einer Antriebswelle (17) , ein axial damit verbundenes Kupplungsglied (19) und eine getriebene Welle (ll), wobei das Kupplungsglied (19) mindestens einen Abschnitt der- getriebenen Welle (11) umgibt.

5- Probenrührvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (19) im wesentlichen zylindrisch und an einem Ende verschiebbar und universalbeweglich mit dem fernen Ende der Antriebswelle (17) verbunden ist und am anderen Ende eine Vertiefung (23) hat zum verschiebbaren Verbinden und Umgeben eines Abschnitts der getriebenen Welle (11).

6. Probenrührvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (23) im anderen Ende des zylindrischen

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Kupplungsglieds (19) eine einwärts sich verjüngende Umdretiungsf lache (22) "zum Ausrichten der getriebenen Welle (ll>^J hat. -'" : --- . :.

7. Probeni'ührvorrichtung nach Anspruch 2,

d ad ure h g e k en'n ζ e i c h he t , daß der Hohlkörper (l) eine int wesentlichen zylindrische Kammer hat und so angeordnet--Ist, daß deren Achse im wesentlichen vertikal verläuft, und daß der Antrieb einen Motor (14) hat mit einer Antriebswelle (17) , einem lösbaren, ah deren fernem Ende gesicherten Kupplungsglied (19) und einer getriebenen Welle (11), wobei mindestens ein Abschnitt eines Endes der getriebenen Welle (11) vom Kupplungsglied (19) umschließbär und ihr anderes Ende mit dem Steuerkurvenkörper (8) verbunden ist und die getriebene Welle (11) im wesentlichen axial mit der Achse des SteuerkUrvenkörpers (8) fluchtet, wodurch der konische Steuerkurvenkörper (8) um seine Achse drehbar ist und^:sich parallel zu seiner Achse hin— und herbewegt entsprechend dem abwechselnden Anliegen der erhabenen Bereiche (6) an der sich verjüngenden Umdrehungsflache (9) des Steuerkurvenkörpers (8).

8. Probenrührvorrichtunginach Anspruch 7,

d a du rc h " g;"'e k en η ze ic h η e t , daß das lösbare Kupplungsglied* (-19) im wesentlichen zylindrisch"ist und an'einem Ende mit der,Antriebswelle (17) verschiebbar und¹universalbeweglich verbunden ist; daß das andere Ende des zylindrischen-Kupplungsglieds (19) eine Ausnehmung mit in Richtung zu seiner Achse zunehmender Tiefe und eine axial fluchtende Vertiefung (23) am Scheitel der Ausnehmung hat zum lösbaren Verbinden mit dem einen Ende der getriebenen Welle (11)

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zum Übertragen der Drehbewegung von der Antriebswelle (17) auf die getriebene Welle (11) und Ermöglichen einer axialen Hin- und Herbewegung der getriebenen Welle (11) ohne Lösen der Verbindung.

9. Probenrührvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (17) ein Paar von diametral entgegengesetzten, sich von der Antriebswelle (17) radial auswärts erstreckenden Zapfen (18) hat, daß das zylindrische Kupplungsglied (19) ein Paar von diametral entgegengesetzten, sich axial erstreckenden Schlitzen (21) zur Aufnahme der Zapfen (18) hat, daß das zylindrische Kupplungsglied (19) in seinem einen Ende eine Bohrung (20) hat, die größer ist als die Antriebswelle (17), so daß das zylindrische Kupplungsglied (19) beschränkte Bewegungsfreiheit hat, daß ein Deckel (15) das andere Ende des Hohlkörpers (l) verschließt, wobei der Motor (14) so angeordnet ist, daß die Antriebswelle (17) mit dem Hohlkörper (1) und der getriebenen Welle (11) im wesentlichen axial fluchtet, wodurch der Verschluß (4) die getriebene Welle (11) und den Steuerkurvenkörper (8) im wesentlichen mit der Antriebswelle (17) ausrichtet und die Schwerkraft auf das lösbare Kupplungsglied (19) wirkt zu dessen Verbinden mit der getriebenen Welle (11) während der ersten Umdrehung der Antriebswelle (17)·

10. Probenrührvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (4) am Scheitel der Umdrehungsfläche (5) einen Durchgang (7) zur Zu- und Abfuhr von Probenbehandlungsflüssigkeiten hat.

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