DE2458904A1 - Ruehrgeraet - Google Patents

Description

• Rührgerät Die Erfindung betrifft ein Rührgerät, bestehend aus einem magnetischen Rührsystem, bei welchem sich ein durch ein wectselndes magnetisches Feld beeinflußbare.t Rührelement in einem Gefäß befindet, dessen Inhalt umzurühren ist und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Wechsel feldes außerpalb des Gefäßes.
• Schon im Jahre 1944 und sogar ach*n vorher, war (siehe beispielsweise US-PS 2 350- 534) bekannt, daß ein in einer Flü,ssigkeit untergetauchtes, *Inagpetisches Element dann, wenn de Flüssigkeit von einem nicht magnetischen Material, beispielsweise einem Glasbecher oaer etwas äEnlihem umgeben war, mit Hilfe eines externen magnetischen Feldelementes aktiviert, werden konnte und als magnetisch gekoppeltes Element in der eise arbeitete, daß dan von dem Gefäß eingeschlossene Material gerührt oder gemischt wurde. Ein solches System ist in seiner einfachsten Form in der US-PS 3 77 369 beschrieben.
• Die Vorteile eines solchen magneitischen Rührsystems sind vielfältig. Zunächst läßt sich ein solches System praktisch mit jedem beliebigen Behälter belieb@gen Aufbaus verwenden, welcher die magnetische Feldkopplung nict unterbricht. Zweitens braucht ein solcher Behälter keine pichtcungen, Lager, Wellendurchführungen usw. aufweisen, wie dies beit einem mechanisch gekoppelten System erforderlich ist. Drittens können sowohl die Rührgeräte, Rührelemente, als auch die die Flüssigkeit umgebenden Gefäße eine Vielzahl von Formen annelimen, wie beispielsweise den weiter vorn erwähnten US-Patentenn als auch der US-PS 3 245 665 und einem von der Anmelderin, der ortes Glass Company herausgegebenen Prospekt auf Seit 296 entnommen werden kann; der Prospekt trägt die Angaben "Stsirrer Bar, Magnetic", K799150. 1 t Es versteht sich daher, daß magnetis,he Rührsysteme an sich durchaus bekannt und in diesem Sinne auch der vorliegende magnetische Rührer auf einem bekannten Wirkungsprinzip beruht, jedoch eine beträchtliche Verbesserung solcher Systeme zu bieten im Stande ist.
• Nachteilig ist nämlich bei den bisherigen bekannten Systemen, daß aufgrund der häufig, beträchtlichen Reibung des magnetisch betriebenen Drehelements oder Rüh@elementes innerhalb des Gefäßes dieses nicht im Stande ist, der äußerlich aufgezwungenen Drehbewegung oder Drehfrequenz zu folgen, auch sind die erzeugten Vermischuggsgrade nicht immer zufriedenstellend.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rührgerät zu schaffen, welches außerordentlich wirkungsvoll ist und verbesserte Rühreigenschaften aufweist und im übrigen auch bei Gefäßen praktisch beliebiger Form angewendet werden kann.
• t Zur Lösung dieser Aufgabe gtht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Rührgerät und besteht erfindungsgemäß darin, daß das Rührelement aus einem flachen, plattenähnlichen Körper mit einer modifizierten rautenförmigen Form besteht und einen umgekehrten gleichschenkligen dreiecktbrmigen unteren Teil umfaßt, der einen Drehpunkt definiert, sowie einen oberen trapezförmigen Teil, die eine imaginäre Basiskinie gemeinsam haben, die sich von den, Punkten der breitesten Erstreckung* des Rührelementes erstreckt, und daß angrenzend zum oberen trapezförmigen Teil und quer zum Rührelement eine magnetische Anordnung angeordnet ist.
• Das erfindungsgemåB-e Rührgerät besteht dah@r aus einem Rührelement in plattenförmiger Form Bit Randbereichen, die modifiziert rautenförmig ausgebildet sind und einen unteren dreieckförmigen Bereich und einen oberen trapezfcwrmigentBereich definieren, wobei diese beiden Bereiche mindestens eine gemeinsame Seite, nämlich ihre jeweilige Basisseite gemeinsam haben, die sich als imaginäre Linse quer über den breitesten Teil des Rührelemefltes erstreckt und d6b gemeinsame' Scheitelpunkte beider geometrischer Figuren verbindet. Verwendet wird ein solches Rührgerät in der Weise, daßes auf dem'Scheitelpunkt des Dreiecks steht, dabei erstreckt sich ein von entsprechendem Material umebenes magnetisches Element durch das plattenförmige Rührelement, und zwar derart, daß die Längsachse des tagnetischen Elementes oder des eingekapselten Stangenmagnetes senkrecht zur imaginären Verbindungslinie verläuft und diese im übrigen schneidet. Platte und das die eingekapselte Magnets tange umgebende Material sind nicht toxisch und bestehen aus einem keine Fremdstoffe freigebenden inerten Material, beispielswei se Glas oder einem geeigneten avunststoff, wie Telon, und sind entweder miteinander verbunden od. r alternativ sofort als integrale Guß- oder Spritzgußeinheit mit eingegossenem Stangenmagnet ausgeführt. + Die Verbesserung ist insbesondere darin zu sehen, daß aufgrund der figürlichen Ausgestaltung eine maximale Rührwirkung in Behälter beliebiger Art und beliebiger Form erzielt werden kann, wobei im Grunde nur eine geringe magnetissche Kopplung vorliegen und eine relativ geringere Energie zugeführt zu werden braucht, um das Rührelement in jedem Behälter zu einer Drehbewegung zu veranlassen. Allgemein läßt sich feststelijn, daß die Wirksamkeit aufgrund einer beträchtlichen Rettbungsverringe'rung, stark erhöht ist, dadurch ergibt sich ein geringerer Leistungsverbrauch insgesamt, eine bessere Durchmischung und ein besseres Umrühren und eine schnellere Bereitstellung der durchmischten Lösung.
• Vorteilhaft ist weiterhin, daß sich eintsolches Rührgerät mit Gefäßen praktisch beliebiger Ar£'kombinieren läßt, außerdem ist ein solcher magnetischer Rührer wirtschaftlich herzustellen und kann durch eine Vielzahl verschiedener Herstellungstechniken aus praktisch vielen verfügbaren Materialien hergestellt werden.
• )u Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und im diesen niedergelegt.
• Im folgenden werden Aufbau und Wirkungswise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 in schematischer Schnittdarstellung in einer Seitenansicht ein magnetisches Rührsysteme unteer Verwendung des erfindungsgemäßen Rührelementes, Figur 2 zeigt in vergrößerter perspektivischer Darstellung das Rührelement der Figur 1,' Figur 3 zeigt einen Schnitt durch das Ruhrelement der Figur 2 längs der Linie 3-3 dieser Figur, Figur 4 zeigt in perspek-tivischer Darstellung ein modi-- fiziertes Rührelement ähnlich der Darstellung der Figur 2 und Figur 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Figur 4.
• In Figur 1 ist ein typisches magnetisches Rührsystem seinem Prinzip nach unter Verwendung eines Rührgerätes 10 vorliegender Erfindung dargestellt. Das erfindungsgemäße Rührgerät 10 umfaßt zunächst eine Plattform 1 alJs geeignetem Material, welr ches nicht mit dem magnetischen Feld in Wechselwirkung steht und dieses auch nicht stört. Die Plattform 1 kann von beliebiger Ausbildung und Form sein, solange sie in der Lage ist, auf ihrer oberen Oberfläche einen Behälter zu tragen. Bevorzugt weist die Plattform auf ihrer oberen Seite eine Art von Halteelementen oder Anschlaggliedern 3., 3' auf, die sicherstellen, daß der Behälter an einer bestimmten Stelle auf der Plattform angeordnet wird. Anstelle der Anschlagglieder der Plattform können aber auch irgendwelche Arten sichtbarer optischer Anzeigeelemente verwendet werden, beripielswaise ein Punkt oder eine Markierung od.dergl., über welcher der Behälter so plpsitioniert wird, daß seine zentrale Achse auf diesen Punkt ausgerichtet ist.
• Unmittelbar unterhalb der Plattform 1 ist eine Magnetstange 5 auf einer drehbaren Welle 7 montierte die4 von einem kleinen Elektromotor oder einer SonStigen Drehenergiequelle M angetrieben wird. Die Anordnung ist so getroffen, da,ß das aus Magnetstange 5 und drehbarer Welle 7 mit Elertrostor gebildete System zentral auf die einen Abstand zueinander aufweisenden Anschlagglieder 3, 3' oder den optischen Punkt,'oder was sich. auch immer auf der Plattform 1 befindet ausgerich@et ist, so daß die Drehachse der Magnets tange vo der oberen Fläche der Plattform aus angezeigt ist oder doch zumindest vop dort lokalisiert werden kann. Auf die Plattform 1 ist ein Behälter 20 aufgesetzt.
• Dieser Behälter kann offensichtlich von beliebiger Form und beliebigem Aufbau sein, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Röhre, die unter der Bezeichnung "Mikroflex"-Röhre von der Anmelder;.n, de Kontes Glass Company, Vineland, New Jersey hergestellt wird. Eine Eigenschaft beispielsweise dieser "Mikroflex"-Röhren oder auch gegebenenfalls anderer verwendbarer Behälter ist darin zu sehen, daß sie sehr dickwandig ausgeführt sind und das Röhreninnere 11 über ein kegelstumpfartiges Ende 13 verfügt, welches sich daher auf diese Weise von dem üblichen sphärischen Endteil oder Bodenteil sonstiger Probierröhrchen oder Reagenzgläser unterscheidet.
• Reagenzgläser,und besonders die schon erwähnten Mikroflex-Röhrchen,werden üblicherweise aus Glas hergestellt, es versteht.
• sich jedoch, daß Behälter beliebigen Materials mit den gewünschten,nicht magnetischen Störeigenschaften verwendet werden können. Es versteht sich auch, daß es hier nicht speziell um "Röhrchen" geht, sondern daß jede Art von Behältern mit einer röhrenförmigen Seitenwand, beispielsweise Becher, Fläschchen, Reagenzgläser u.dergl., umfaßt werden. Innerhalb des Behälters 20 des Rührgerätes 10 ist das eigentliche Rührelement 2 angeordnet, welches einen Permanentmagneten 4 trägt, der durch magnetische Anziehungskraft, nämlich entgegengesetzte Pole N, S gegenüber entgegengesetzten Polen S, N mit dem drehbaren Magneten oder Magnetstab 5 gekoppelt ist und aufgrund dieser magnetischen Kopplung bei einer durch den Motor M hervorgerufen Drehbewegung des Magnetstabs 5 ebenfalls zu einer Drehbewegung veranlaßt wird. Es ist schon darauf hingewiesen worden, daß bis zu-diesem Punkt das Grundprinzip an sich bekannt ist und über die Jahre schon beträchtlichen Verbesserungen und Änderungen unterworfen worden ist.
• Wesentlich ist jedoch, daß das Rührelement 2 des Rührgerätes 10 selbst insofern verbessert worden ist, als der Rührelementkörper aus einem flachen Bogen oder einer Plate eines beliebigen, nicht toxischen, inerten Materials hergestellt ist, mit ausreichenden Festigkeitseigenschaften, um während seines beabsichtigten ausgedehnten erwendungszwecks Biegebeanspruchungen widerstehen zu können. Der untere Teil 6 des Rührelements 2 des Rührgeräts 10 weist eine dreieckförmige Form auf (siehe insbesondere Figur 2), wobei die beiden Kanten 8 und 12 die Seiten eines umgekehrten gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Spitze 14 sich. am Scheitelpunkt dieser beiden Kanten befindet. Die Basis des gleichschenkligen Dreiecks verläuft längs einer imaginären Linie 30, die sich von einer Ecke 16 zu einer Ecke 18 im breitesten Bereich des Rührelementes 2 erstreckt. Mit diesem auf seiner Spitze stehenden, gleichschenkligen,umgekehrten Dreieck als unterem Teil 6 ist nun längs der erwähnten imaginären Linie 30 ein oberer Teil 22 verbunden, der in seiner Form im wesentlichen trapezartig ausgebildet ist und aus der schon erwähnten Basislinie 30, Randkanten 24 und 26 und einer oberen Randkante 28 besteht. In diesem Sinne kann der Aufbau des Rührelementes 2 als modifizierte rhombusartige Form bezeichnet werden. Der obere Teil kann jedoch auch anders, etwa ebenfalls dreieckförmig ausgebildet sein.
• Bei einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, welches in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, weist das Rührelement 2 eine sich quer durch dieses erstreckende Öffnung 32 auf, deren.
• zentrale Achse vertikal präzise auf de..~$cheitelpunkt 14 des dreieckförmigen Bereiches 6 ausgerichtet ist und im übrigen senkrecht zur imaginären Linie 30 verläuft, die die gemeinsame Seite der beiden soeben beschriebenen geometrischen Figuren bildet, die den Körper des Rührelementes ausmachen.
• Es wird weiterhin ein geeigneter magnetischer Preßkörper oder Formkörper hergestellt, der aus einer Magnetstange 4 besteht, die, wie die Figur 3 genauer zeigt, in einem geeigneten, nicht toxischen, inerten Material 34 eingekapselt ist, welches mit dem Material des Körpers des Rührelementes 2 kompatibel ist. Dieser Preßkörper oder Formkörper wird in die erwähnte Öffnung 32 eingesetzt und dort durch eine beliebige Anzahl von Möglichkeiten befestigt, beispielsweise durch Preßsitz im Reibungsschluß, durch Klebstoff oder durch Einschweißen, derart, daß die Enden des Formkörpers und der Magnets tange 4 sich genau zu gleichen Abständen, ausgehend von den jeweiligen seitlichen Oberflächen des Rührelementes 2 erstrecken.
• Bei dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtkonfiguration und der Aufbau des Rührelementes identisch zu dem der Figur 1, daher sind auch im wesentlichen die gleichen Bezugszeichen, lediglich mit einem Beistrich wie in den Figuren 1, 2 und 3, verwendet worden.
• Der Unterschied hinsichtlich des baulichen Aufbaues ist darin zu sehen, daß der Magnet oder die Magnetstange 4' nicht in einem separaten Formkörper oder Pellet eingekapselt ist, sondern während des gesamten Gieß- oder Formvorgangs des Rührelementes 2-einstückig mit diesem verbunden ist. Es versteht sich, daß das sich jeweils schließlich gewählte Herstellungsverfahren durch solche Faktoles ie verwendete Materialien, Kosten und technologische Schwierigkeiten oder Vorteile bestimmt, wobei dann entweder daszeine oder das andere Verfahren, je nach den gegebenen Umständen, verwendet wird.
• Die Wirkungsweise eines solchen Rührgerätes ist offensichtlich ohne weiteres verständlich; es wird ein ein zu mischendes oder durchzurührendes Material enthaltender Behälter 20 geeigneter Form und Aufbaues auf die Plattform 1 aufgesetzt und in dem Behälter wird ein Rührelement in der Weise eingeführt oder eingeworfen, daß der Scheitelpunkt 14 nach unten -weist. Dann wird der Motor M durch Energiezuführung in Drehung versetzt, so daß sich die Magnetstange 5 dreht. Da sich bei dieser Magnetstange die auf die entgegengesetzten Pole der Magnetstange 4 im Rührelement ausgerichteten Pole drehen, beginnt sich auch das Rührelement selbst zu drehen. Nimmt dann die Drehgeschwindigkeit zu, dann beginnt das Rührelement auf den gyroskopischen Effekt zu reagieren, d.h. das Rührelement verhält sich wie ein Kreisel und nimmt auf dem Scheitelpunkt 14 eine aufrechte Position an, wodurch die Reibung an diesem Drehpunkt beträchtlich reduziert bzw. allgemein reduziert wird und sichergestellt wird, daß der Magnet 4 magnetisch mit dem antreibenden Magneten 5 gekoppelt bleibt und sich mit gleicher Drehgeschwindigkeit mit diesem dreht, um den Inhalt des Behälters durchzurühren und zu mischen. Abgesehen von der Reibungsreduzierung wirken die breiten flachen Flügel oder Vorsprünge des Rührelementes als wirksame Paddel oder Rührteile und stellen eine vollständige und sorgfältige Durch mischung und Rührbewegung des Inhaltes des Behälters sicher, und zwar, und darauf sei ausdrücklich hingewiesen, unabhängig von dem eigentlichen Bodenaufbau des Behälters selbst, so daß dasührgerät nahezu universell verwendbar bei jeu beliebigen Behälter ist.
• Als typisches Anwendungsgebiet sei angenommen, daß eine Injektion oder Impfungniteinem Medikat erforderlich ist.Das Medikament, beispielsweise Penicillin od.dergl., ist eine unstabile Lösung, d.h. das Medikament kann kristallisieren oder sonstwie in einer festen Form aus der Lösung ausfallen, so daß ein Durchrühren des Inhaltes erforderlich ist, um die Lösung in einen Gleichgewichtszustand zu bringen. Normalerweise wird das Medikament in abgedichteten Fläschchen, in diesem Falle in einer "Mikroflex"-Röhre geliefert, die über eine permanent abdichtende, das Eindringen einer Nadel gestattende Membran verfügt, deren offenes Ende abschließt.
• In diesem Falle enthält das Fläschchen zusätzlich zu dem Medikament noch das Rührelement in der weiter vorn beschriebenen Form.
• Es ist daher eine schnelle und wirksame Maßnahme, das Fläschchen in das magnetische System einzuordnen und seine Inhalte vor der Zuführung an einem Patienten vorzubereiten und umzurühren, insbesondere wenn die einzige, hier mögliche Alternative ein entsprechend heftiges Schütteln von Hand bedeuten würde, welches zeitraubend ist und nicht notwendigerweise in der gleichen Weise wie die Erfindung wirksam sein muß.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Rührgerät, bestehend aus einem magnetischen Rührsystem, bei welchem sich ein durch ein wechselndes magnetisches Feld beeinflußbares Rührelement in einem Gefäß befindet, dessen Inhalt umzurühren ist und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes außerhalb des Gefäßes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Rührelement (2) aus einem flachen, plattenähnlichen Körper mit einer modifizierten rautenförmigen Form besteht und einen umgekehrten gleichschenkligen dreieckförmigen unteren Teil (6) umfaßt, der einen Drehpunkt definiert, sowie einen oberen trapezförmigen Teil (22), die eine imaginäre Basislinie (30) gemeinsam haben, die sich von den Punkten (16, 18) der breitesten Erstreckung des Rührelementes (2) erstreckt, und daß angrenzend zum oberen trapezförmigen Teil (22) und quer zum Rührelement eine magnetische Anordnung (14, 34) angeordnet ist.

2. Rührgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Anordnung aus einem Stangenmagnet (14) besteht, dessen Pole (S, S'; N, N') sich zu gleichen Abständen von den Seitenflächen des Rührelementes erstrecken und senkrecht zur imaginären gemeinsamen Basislinie der Rührelementteilbereiche (6-, 22) verlaufen.

3. Rührgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung (14) in einem Formkörper aus einem mit dem Material des Rührelementes kompatiblem Material eingekapselt ist.

4. Rührgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rührelements (2) und des den Stangenmagneten (14) umgebenden Formmaterials nicht toxisch und inert, beispielsweise Glas ist.

5. Rührgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenmagnet (4') in den Körper des Rührelements (2) eingegossen oder eingeformt und von dem Material umgeben ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Gefäß (20) tragende Plattform (1) und drehbar unterhalb der Plattform ein Stangenmagnet (5) mit einem zugehörigen Antrieb (M) vorgesehen ist, wobei sich innerhalb des Gefäßes das Rührelement (2) in magnetischer Kopplung mit dem äußeren Stangenmagneten (5) befindet.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil des Gefäßes (20) symmetrisch gleichmäßig gekrümmt ausgebildet ist.

8. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge--fäß (20) einen innen konisch verlaufenden Boden (13) aufweist.

L e e r s e i t e