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Beschreibung und Patentansprüche
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Misch- und Rührvorrichtung zum Mischen und Rühren von Flüssigkeiten
in hermetisch abgeschlossenen Behältern.
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Die Erfindung betrifft einc Misch- und Rührvorrichtung, mit deren
Hilfe Flüssigkeiten in hermetisch abgeschlossenen Behältern ohne äußeren Eingriff
gemischt und/oder gerührt werden können. Eine solche Misch- und Rührvorrichtung
findet insbesondere in chemischen und medizinischen Labors Verwendung.
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Die Misch- und Rührvorrichtung erlaubt es, Flüssigkeiten in abgeschlossenen
Behältern, die auch unter Druck oder Unterdruck stehen können, ohne äußeren mechanischen
Eingriff zu mischen und/oder zu rühren.
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Das Mischen und Rühren von Flüssigkeiten, die sich in hermetisch abgeschlossenen
Behältern befinden, bereitet bislang große Schwierigkeiten, da dafür kein äußerer
Zugriff möglich ist.
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Flüssigkeiten in offenen Behältern dagegen lassen sich mittels Rührstab
oder speziellen Rührern einfach mischen und rühren.
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Ein Mischen oder Rühren von Flüssigkeiten in hermetisch abgeschlossenen
Behältern läßt sich zur Zeit nur durch ein Schütteln des Behälters (von Hand oder
durch eine spezielle automatische Schüttelvorrichtung) erreichen. Dies hat den Nachteil,
daß der Behälter bewegt werden muß, wodurch eventuelle Zuleitungen ermüden und abbrechen
oder beschädigt werden können. Auch die sogenannten Magnetmischer, bei denen unter
dem Behälter, durch einen Boden getrennt, eine Magnetscheibe rotiert und so in den
Behälter zuvor eingelegte ferromagnetische Kugeln oder Stäbchen ins Rotieren gebracht
werden, ermöglichen zwar ein Mischen und Rühren in hermetisch abgeschlossenen Oohliltorn,
ohne daß Her Behilter bewegt werden muß, eisen aber noch erhebliche Cinschrinkungen
ruf,
wenn zusätzlich Anforderungen an die Art der Strömung und @irbelbildung der zu mischenden
Flüssigkeiten gestellt werden.
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Außerdem muß clip. Magnotscheibe durch einen Motor angetrieben @erden,
der dem Verschleiß unterliegt.
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Der hiermit vorgelegten Erfindung liegt in erster Linie das Bestreben
zugrunde, Flüssigkeiten in hermetisch abgeschlossenen Behältern ohne Schütteln automatisch
zu mischen und/oder zu führen und dabei außerdem moch ganz bestimmte Anforderungen
an die Art der Strömung und Wirbelbildung der sich im Behälter b@finden@@n Flüssi@keiten
zu berücksichtigen.
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@iese Aufgabe wird @rfingungsgemäß dadurch gelöst, daß um den hermetisch
abgeschlossenen Behälter (5) ein aus ferromagnetischem material bestehender Bügel
(1) mit zwei schräg zueinanderstehenden Folien (2) mittels einer um den Bügel (1)
angeordneten Magnetspule (3) ein Magnetfeld erzeugt wird, das auf ein im Behälter
eingeleg tes ferromagnetisches Plättchen (4) eine derartige Kraft ausübt, daß das
ferromagnetische Plättchen (4) zwischen den schrägstehenden Polen (2), die außerdem
noch in einer vertikalen Lage angeordnet werden müssen, je nach Stärke des Magnetfeldes
auf- und abbewegt werden kann, wodurch ein Mischen und/oder Rühren durch das ferromagnetische
Plättchen (4) bewerkstelligt wird. Die auf das Plättchen (4) wirkenden resultierenden
Kräfte sind in Figur 2 dargestellt. Durch die schräge Anordnung der Pole (2) läßt
sich eine von der Lage x des Plättchens (4) und von der magnetischen Durchflutung
# abhängige Kraft FM einstellen (FM = Funktion von (x, # )). Da durch die vertikale
Lage der Pole (2) die konstante Gravitationskraft FG der magnetischen Kraft FM entgegenwirkt,
läßt sich eine von der magnetischen Durchflutung # = N . I und somit vom Strom I
abhingige Lage x es Plättchens (4) einstellen (I: durch die Magnetspule (3) fließender
Strom; N: Anzahl der !!indungen dcr Magnetspule (3); x: Lage des Plättchens (4)
zwischen den Polen (2)). Dies ist in Figur 3 anhand eines Diagramms dargestellt.
Das Plättchen (4) l.ißt sich somit nach einer genau lurch den n Strom I vorgebbaren
Gescht.iindigkeitsfunktion auf- und
abbewegen, wodurch vorgebbare
Strömungsgeschwindigkeiten der zu mischenden Flüssigkeiten realisierbar sind.
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Bemerkung: Der Strom I läßt sich anhand eines elektronischen Leistungsteils,
der mit Hilfe eines Funktionsgenerators gesteuert oder geregelt wird, periodisch,
zum Beispiel sinus-, rechteck- oder dreieckförmig einstellen.
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Außerdem läßt sich ein gewünschtes Strömungsprofil und eine Wirbelbildung
auch durch eine entsprechende Form des Plättchens realisieren (siehe hierzu Figur
4 und 5 bis 8 und 10).
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Das @lättch@n (4) läßt sich auch in Verbindung mit g@@igneten Kunststoffen
im Verbund mit ferromagnetischem Material herst@llen.
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Dadurch wird ein elastisches oder zum Teil elastisches Plättchen realisiert,
das auch in Behälter mit kleiner Öffnung eingebracht werden kann. Dies soll anhand
von einigen beispielhaften Ausführungen eines solchen Plättchens dargestellt werden.
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Figur 5 zeigt ein zum Teil elastisches Plättchen , das aus einem ferromagnetischen
Eisenrechteckplättchen (6) und einem elastischen Kunststoffkreisringsch@ibchon (7)
zusammenges@tzt ist.
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Durch Zusammendrücken des Kunststoffscheibchens läßt sich das Plättchen
durch eine kleine Öffnung in den Behälter einbringen.
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Figur 6 zeigt ein vollelastisches Plättchen mit der Form einer konvexen
Linse, das aus elastischem Kunststoff (8) mit eingebrachtem Eisenpulver (9) besteht.
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Figur 7 zeigt ein vollelastisches Plättchen mit der Form eines Torus,
das aus einem elastischem Kunststoff (10) besteht, in dem ein ferromagnetischer
Feindrahtwickel (11) eingebettet ist.
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Figur 8 zeigt ein teilelastisches Plättchen, das aus einem elastischem
Kunststoffscheibchen (12) besteht, auf dem ein schmaler ferromagnetischer Blechstreifen
(13) aufgebracht ist.
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Figur 9 zeigt am Beispiel des Plättchens aus Figur 8 die Zusammenrollbarkeit
zum Einbringen des Plättchens in einen Behalter mit kleiner (iffnun.
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Figur 10 zeigt am Beispiel des Plättchens aus Figur 8, wie die Elastizität
zur Art des Strömungsprofils beitragen kann.
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Durch einen zweiten Bügel (14) mit zwei zum ersten Polpaar (2) versetzten
und ebenfalls schräg zueinanderstehenden Polen (15), di aber zu dem oben beschriebenen
ersten Polpaar (2) eine entgegengesetzte Schrägung aufweisen, und mit einer auf
dem zweiten Bügel (14) zusätzlich angebrachten Magnetspule (16) läßt sich die Gravitationskraft
FG verstärken (siehe hierzu Figur 11). Dadurch kann ds Plättchen (4) in der Aburirtsbewegung
mit einer noch höheren Kraft bzl. Geschwindigkeit nach unten bewegt werden, und
zu anderen läßt sich dadurch eine Lageunabhängigkeit der Anordnung erreichen, da
ja die Gravitationskraft FG durch die @@@ft @ + die in der zusätzlichen An@@d@@@@
auf das Blätt@@@ Kraft FM f die in der zusätzlichen Anordnung auf das Plättchen
(4) erzeugt wird und der ersten Kraft FM entgegengerichtet ist, ersetzt wird (siehe
hierzu Figur 12). Diese zweite Kraft FM kann aber auch wie die Kraft FM variiert
werden.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen zum 1. darin, daß Flüssigkeiten
auch in hermetisch abgeschlossenen und feststehenden Behältern gemischt und/oder
gerührt werden können, ohne daß dabei der Behälter bewegt werden muß, zum 2. darin,
daß beim Mischen und/oder Rühren ein definiertes Strömungsprofil und eine definierte
Geschwindigkeitsfunktion oder auch l,lirbelbildung erzeugt werden kann und zum 3.
optimalc Mischzeiten erreicht werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Misch- und Rührvorrichtung, bei der
ein nicht fest installierter hermetisch abgeschlossenener Behälter (hier eine Transfusionsflasche)
zur Mischung von Blut mit Ozon eingesetzt werden kann, ist in Figur 13 dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben: Der Behälter (5) besteht hier aus einer
G1as-Transfusionsflasche, die in das Gehäuse (17) eingehängt werden kann und über
die Zuführungsschläuche (21) mit Blut und (20) mit Ozon gef"llt wird.
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Das Gehäuse (17) besteht aus nicht magnetisierbarem Material und ist
höhenverstellbar am Ständer (18) befestigt. Das Plättchen (4) besteht aus einem
ferromagnetischen, beschichteten Eisenrechteckplättchen und einem elastischen Kunststoffkreisringscheibchen
und wird bereits schon zusammen mit dem Röhrchen (19) vom Hersteller der Transfusionsflaschen
in die Flasche gebracht und sterilisiert. Im Gehäuse (17) befinden sich ein ferromagnetischer
Bügel (1) mit zwei Polen (2) und im Gegensatz zu Figur 1 zwei Magnetspulen (3).
Außerdem sind ein elektronisches Steuer-und Leistungsteil zur Magnetisierungsstromvorgabe
im Gehäuse (17) untergebracht. Der Magnetisierungsstrom I wird so vorgegeben, daß
sich ein derartiges Magnetfeld zwischen den Polen (2) aufbaut, daß sich das Plättchen
(4) mit einer sinusförmigen Geschwindigkeitsfunktion auf- und abbewegt und so das
Blut mit dem Ozon mischt. Das Blut wird dabei so schonend mit Ozon gemischt, daß
dabei keine Hämolysierung des Blutes zu befürchten ist.
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L e e r s e i t e