DE4230861A1 - Verfahren zum Mischen von Medien mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht - Google Patents
Verfahren zum Mischen von Medien mit unterschiedlichem spezifischen GewichtInfo
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- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F29/00—Mixers with rotating receptacles
- B01F29/30—Mixing the contents of individual packages or containers, e.g. by rotating tins or bottles
- B01F29/32—Containers specially adapted for coupling to rotating frames or the like; Coupling means therefor
- B01F29/321—Containers specially adapted for coupling to rotating frames or the like; Coupling means therefor of test-tubes or the like
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Medien
mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht, die in einem
länglichen, geschlossenen Gefäß (Röhrchen) so abgefüllt sind,
daß ein genügend großer Leerraum zum Mischen der Probe verbleibt,
wobei das Gefäß beim Mischen gedreht wird.
Das Durchmischen von leichte und schwere Teile enthaltenden
Proben, wie das Durchmischen von Suspensionen, die
Resuspendierung von Blutzellen oder das Mischen von Blut und
Antikoagulantien nach der Blutentnahme, die in geringer Menge
in länglichen Gefäßen wie Reagenzröhren und -flaschen mit einem
kleinen Durchmesser oder Küvetten abgefüllt sind, ist besonders
problematisch. Eine schonende und ausreichend gründliche
Durchmischung ist mit bekannten Mischern, wie solchen, die das
Gefäß um eine Querachse kippen oder bei denen das Gefäß um eine
horizontal gelegte Längsachse rotiert, häufig nur schwer zu
erreichen. Das liegt daran, daß immer geringere
Flüssigkeitsmengen benötigt und damit entsprechend engere Gefäße
eingesetzt werden. Die Schwerkraft reicht daher bei Kippmischern
nicht mehr aus, um ein Vorbeifließen der Luft an der Flüssigkeit
zu gewährleisten. Je nach dem Durchmesser und dem Material des
Gefäßes sowie der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, wird
das oft nicht einmal beim Überkopfstehen des Gefäßes erreicht.
Es werden daher Mischer eingesetzt, die eine kontinuierliche
Kippbewegung bei gleichzeitiger Rotationsbewegung der Proben
ermöglichen, so daß sich höhere Kräfte als das Eigengewicht
der Flüssigkeit einstellen, die das Vorbeifließen der Luft an
der Flüssigkeit und damit die Mischung der Medien erlauben.
Nachteilig ist bei den bekannten Mischern der ungesteuerte
Vorgang, d. h. die Probenröhrchen können zu jeder Zeit aus dem
bzw. vom Mischer entnommen werden, so daß eine kontrollierte
Mischung nicht möglich ist.
Für Gefäße anderer Art, nämlich einseitig offene Mischküvetten,
die zudem nur eine sehr geringe, begrenzte Füllhöhe besitzen, ist
es aus der deutschen Auslegeschrift 27 10 889 bekannt, das
Mischen mittels einer schrittweise fortlaufenden Drehbewegung
der Mischküvette in ihrer Längsachse durchzuführen. Die sich
aufgrund des schrittweisen Betriebs ergebenden Impulse sollen
den Inhalt der Mischküvette zur Mischung in Bewegung bringen und
die eingebrachten Komponenten an den Innenwandteilen der Küvette
unterschiedlich beschleunigen. Der Nachteil der Mischküvette
ist eine besondere Formgebung und/oder zusätzliche, das Mischen
fördernd beeinflussende Einbauten, um das Mischungsergebnis
der sich um ihre Längsachse drehenden Mischküvette zu verbessern.
Zur guten Durchmischung werden zusätzliche konstruktive Maßnahmen
somit als unumgänglich angesehen, und akzeptiert. Dabei können
unkontrollierte Strömungen entstehen, die eine homogene Mischung
nicht gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu
schaffen, das es ohne die genannten Nachteile erlaubt, in den
eingangs genannten, länglichen Probengefäßen enthaltene,
verschieden schwere Medien schnell, schonend und gründlich
zu mischen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein oder
mehrere Gefäße um eine Drehachse in Intervallen rotierend
angeordnet sind und sich die unteren Gefäßenden auf einem
kleineren Radius als die oberen Gefäßenden befinden, wobei das
Gefäß so abgefüllt ist, daß ein genügend großer Leerraum zum
Mischen der Probe verbleibt. Der Erfindung liegt die durch
zahlreiche Versuche bestätigte Erkenntnis zugrunde, daß sich
aufgrund der Schräglage des Gefäßes bzw. der Gefäße und des
Drehens in Intervallen ein synergetischer Effekt von
Zentrifugalbeschleunigung und Schwerkraft einstellt, der es ohne
die genannten Nachteile der bekannten Mischer erlaubt, die Medien
bzw. Substanzen homogen, ohne Schaumbildung schonend und
gründlich zu mischen.
Von besonderem Vorteil ist die Erfindung für das Mischen von
Blut, das sich in länglichen Röhrchen befindet. Die beim Mischen
entstehende Fliehkraft bewirkt in Kombination mit der Schräglage
des Röhrchens hier ein Hochwandern der schweren Bestandteile
des Blutes (z. B. Erythrocyten) bis zum oberen Gefäßende. In
den intervallmäßigen Rotationspausen gleitet das Medium (Blut)
an den Innenwandteilen des Gefäßes herab. Dabei fallen die
schweren Erythocyten aufgrund ihrer größeren Dichte schneller
in Richtung unteres Gefäßende als die flüssigen Substanzen und
führen somit in kurzer Zeit zu einer homogenen Mischung.
Die in den zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahren
verwendeten Mischer eingesetzten Gefäße - von denen aus
Symmetriegründen vorzugsweise mindestens zwei bzw. eine gerade
Anzahl vorhanden sein sollte, die dann um eine gemeinsame,
bezogen auf die Gefäße zentrische Drehachse rotierend angeordnet
sind - lassen sich sogleich in der gewünschten Schräglage in
die entsprechenden Aufnahmen des Mischers einbringen. Alternativ
läßt sich die Aufnahme so ausbilden, daß die Röhrchen senkrecht
in den Mischer eingestellt werden und erst mit dem Drehbeginn
aufgrund der Zentrifugalkräfte in die Schräglage kippen. Die
Aufnahme kann weiterhin so beschaffen sein, daß die Röhrchen
bei geringer oder nicht vorhandener Zentrifugalkraft eine
senkrechte Position einnehmen, z. B. mittels einer in der Aufnahme
angeordneten, das obere Gefäßende beaufschlagenden Druckfeder.
Welches das obere und welches das untere Gefäßende ist, ergibt
sich hierbei unter Bezugnahme auf den Mischer, wobei dem
Mischerfuß selbstverständlich stets das untere Gefäßende
zugewandt ist.
Wie sich herausgestellt hat, läßt sich mit einem nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Mischer, der
gegebenenfalls auch mit einem Analysengerät kombiniert werden
kann, eine befriedigende Durchmischung schon nach drei oder
vier Zyklen mit einer Gesamt-Mischdauer von nicht mehr als etwa
12 sek. erreichen. Bei jedem Zyklus wird der Mischer mit z. B.
einer Beschleunigungsphase von 1 sek., einer Laufzeit mit der
Höchstdrehzahl von 1 sek. und einer Pause von 1 sek. betrieben;
die Auslaufzeit beträgt etwa 1 sek.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel
des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Der in der
Zeichnung in Vorderansicht dargestellte Intervallmischer 1
besitzt einen Standfuß 2 mit einer Rückwand 3. Im Standfuß 2
ist ein Motor 4 angeordnet, der eine einerseits in dem Fuß 2
und andererseits in dem abgewinkelten Steg 5 des
Rückenteiles 3 gelagerte Drehachse 6 in Intervallen antreibt.
Die Drehachse 6 weist an ihrem oberen Ende eine Drehscheibe
7 und an ihrem unteren Ende, oberhalb des Standfußes 2 einen
Aufnahmerotor 8 auf. In den Aufnahmerotor 8 ist mit einer
Schräglage ein an seinem oberen Ende durch einen Verschluß 10
verschlossenes Probengefäß 11 eingesetzt, und zwar so, daß das
obere Gefäßende in der Drehscheibe 7 anliegt. Der Winkel 9
zwischen der Gefäßachse und der Drehachse beträgt etwa 7,5°. Soll
der Inhalt lediglich eines Probengefäßes 11 durchmischt werden,
empfiehlt es sich, zur Symmetrie ein Ausgleichsgewicht, z. B.
in Form eines Gefäßes, vorzusehen oder den Standfuß 2 des
Intervallmischers 1 entsprechend zu dimensionieren.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Aufnahmen für das bzw.
die Probengefäße 11 so auszubilden, daß sich die unteren
Gefäßenden zeitweilig auf einem kleineren und zeitweilig auf
einem größeren Radius als die oberen Gefäßenden (vgl. den
Verschluß 10) befinden. Damit wird auch bei der umgekehrten
Wanderung der Medien - z. B. Blut von oben nach unten und Luft
von unten nach oben - eine höhere Kraft als die Schwerkraft
ausgeübt, was die Mischung insbesondere auch in sehr engen
Gefäßen gewährleistet.
In jedem Fall wird die in kürzester Zeit durchzuführende
gründliche, schonende Durchmischung der Medien bzw. Substanzen
stets dadurch erreicht, daß die sich während des Drehens
einstellende Zentrifugalbeschleunigung ein durch die Schräglage
des Gefäßes begünstigtes Hochwandern der schweren, im unteren
Gefäßende angesammelten Substanz an den Innenwandteilen bis
zum oberen Ende (Verschluß 10) des Probengefäßes 11 hin
bewirkt, während die Schwerkraft in den intervallmäßigen
Rotationspausen und bei sich verringernder Drehzahl für ein
Herabgleiten der schweren Substanz an den Innenwandteilen des
Probengefäßes in Richtung zum Gefäßboden hin sorgt, so daß die
leichten und schweren Substanzen stetig, von Beginn des
Mischvorgangs an gut durchmischt werden.
Claims (1)
- Verfahren zum Mischen von Medien mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht, die in einem länglichen, geschlossenen Gefäß so abgefüllt sind, daß ein genügend großer Leerraum zum Mischen der Proben verbleibt, wobei das Gefäß beim Mischen gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Gefäße um eine Drehachse in Intervallen rotierend angeordnet sind und sich die unteren Gefäßenden auf einem kleineren Radius als die oberen Gefäßenden befinden.
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