DE60203470T2

DE60203470T2 - Scheibe-Schaufelförmige Rührwerk zum Mischen des Inhalts eines Behälters während der Inhaltsentnahme und Verwendungsverfahren

Info

Publication number: DE60203470T2
Application number: DE60203470T
Authority: DE
Inventors: Patrick H. Cleveland
Original assignee: V & P Scientific Inc San Diego; V&P Scientific Inc
Current assignee: V & P Scientific Inc San Diego; V&P Scientific Inc
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: US6461034B1; EP1314471A1; EP1314471B1; DE60203470D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Mischen von Inhalten eines Behälters und betrifft insbesondere ein Mischen von Inhalten eines Behälters, während die Inhalte des Behälters entnommen werden.
Ein Suspendieren von Partikeln in Flüssigkeiten, ein Aufbrechen von Aggregaten bzw. Aggregatzuständen, eine Anreicherung von Flüssigkeiten mit Gasen, ein Auflösen von Feststoffen in Flüssigkeiten, ein Emulgieren von Flüssigkeiten oder ein Mischen von Flüssigkeiten miteinander ist normalerweise in großen Behältern, Flaschen und Kolben durch direktes mechanisches Propellerrühren, magnetisches horizontales Drehrühren, Bahn-Schüttler bzw. Schüttelvorrichtungen, wirbelnde, schaukelnde Plattformen, Rührwerke oder Vibratoren erreicht worden. Wissenschaftler müssen diese Emulsionen oder suspendierten Partikel in Mehrfach-Einzelbehälter-Mikroplatten (6, 12, 24, 48, 96, 384, 864, 1536 und 10000 Einzelbehälter/Mikroplatte) hinzufügen, während die Inhalte noch gemischt werden, da es wichtig ist, dass jeder Einzelbehälter in der Mikroplatte dieselbe Menge an emulgierten oder suspendierten Partikeln empfängt. Dies wird durch herkömmliche Verfahren nicht auf einfache Weise erreicht. Sedimentations- oder Separationsprobleme entstehen, wenn das Mischen gestoppt wird, um Proben der Behälterinhalte zu sammeln. Viele Proben sind sehr teuer, wodurch es wichtig wird, so viel wie möglich von der Probe vom Boden des Behälters zu entfernen. Die Mischvorrichtung sollte auch Pipettensysteme von 8, 12, 96, 384 oder 1536 Pipetten zum Entnehmen der gemischten Inhalte vom Boden des Behälters gleichzeitig unterbringen können, während solche Inhalte im Behälter gemischt werden. Keine bekannte Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist geeignet. US-B 1-6255116 offenbart eine Vorrichtung zum Halten einer Mischung von Sicken bzw. Bläschen suspendiert in einer Flüssigkeit durch eine Bewegung der Flüssigkeit, wobei eine solche Bewegung durch eine sich vertikal hin und her bewegende Schaufel induziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Mischen der Inhalte eines Behälters zur Verfügung, während die Inhalte daraus entnommen werden, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) Verwenden eines Behälters als den Behälter, in welchem ein Blasenschaufel-Trommelrührer, welche eine lineare Gruppe von Blättern mit abgerundeten Rändern hat, zur Ausführung einer Drehung um die Längsachse der Gruppe horizontal angeordnet ist, wobei die Behälterkontur an einer Seite der Gruppe Öffnungen an Knoten zwischen den Blättern definiert, um zu ermöglichen, dass die gemischten Behälterinhalte unter Einsatz einer Entnahmeeinrichtung, die in die Öffnungen eingefügt ist, von innerhalb der Öffnungen entnommen werden; und
(b) Drehen des Rührers, um die Behälterinhalte zu mischen, während die Inhalte aus dem Behälter entnommen bzw. entfernt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zum Einsatz beim Mischen der Inhalte eines Behälters zur Verfügung, während die Inhalte daraus entnommen werden, welche Vorrichtung folgendes aufweist: einen Behälter; und einen Blasenschaufel-Trommelrührer, welcher eine lineare Gruppe von Blättern mit abgerundeten Rändern hat, welche im Behälter zur Ausführung einer Drehbewegung um die Längsachse der Gruppe horizontal angeordnet ist, um hierdurch den Inhalt des Behälters zu mischen; wobei die Behälterkontur an einer Seite der Gruppe Öffnungen an Knoten zwischen den Blättern bildet, um zu ermöglichen, dass die gemischten Inhalte unter Einsatz einer Entnahmeeinrichtung, die in die Öffnungen eingefügt ist, aus innerhalb der Öffnungen entnommen werden, während der Rührer gedreht wird, um die Behälterinhalte zu mischen.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche auf der Oberseite einer Magnetantriebsfeld-Anordnung platziert ist.
2 ist eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Mischvorrichtung.
3 ist eine seitliche Schnittansicht der Mischvorrichtung und der Magnetantriebsfeld-Anordnung der 1 entlang der Linie 3-3 in 2, wobei die Blätter um neunzig Grad gedreht sind.
4 ist eine End-Schnittansicht der Mischvorrichtung und der Magnetantriebsfeld-Anordnung, die in 1 gezeigt sind.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Rührers, der in der in 1 gezeigten Mischvorrichtung enthalten ist, welche die magnetischen Polaritäten von gegenüberliegenden Rändern des Rührerblatts zeigt.
6 stellt die Interaktion zwischen den Magnetfeldern des Rührerblatts und des Drehmagneten dar, die in 4 gezeigt sind.
7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine seitliche Schnittansicht der in 7 gezeigten Mischvorrichtung.
9 ist eine Draufsicht auf ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine End-Schnittansicht der in 9 gezeigten Mischvorrichtung entlang der Linie 10-10 in 9.
11 ist eine perspektivische Ansicht der in 9 gezeigten Mischvorrichtung, die auf der Oberseite einer Magnetantriebsfeld-Anordnung platziert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nimmt man Bezug auf die 1, 2, 3 und 4, enthält ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Behälter 11 und einen Blasenschaufel-Trommelrührer 12. Der Rührer 12 enthält eine lineare Gruppe von Blättern mit abgerundeten Rändern (Blasen) 14, die im Behälter 11 zur Drehung um die Längsachse der Gruppe horizontal angeordnet sind. Die Rührergruppe hat ein Lager 16 an jedem Ende, das in einer Kerbe 18 in den Endwänden 20 des Behälters 11 gefangen ist. Das Fangen der Lager 16 in den Kerben 18 sorgt die Beibehaltung der Ausrichtung des Rührers 12 innerhalb des Behälters 11 und ermöglicht das freie Drehen des Rührers 12.
Die Behälterkontur definiert einen Vorsprung 22, der eng an das Randprofil der linearen Gruppe von Blättern 14 angepasst ist, um einen schmalen Strömungskanal 24 zu definieren, wenn sich die Ränder der Blätter 14 benachbart zu dem Behälterpassvorsprung 22 drehen, um dadurch eine Turbulenz in den Behälterinhalten zu erhöhen, wenn der Rührer 12 gedreht wird. Durch Vorsehen eines solchen schmalen Strömungskanals 24, der sich über die Länge des Rührers 12 erstreckt, werden eine größere Rühreffizienz und eine relativ einheitliche Scheraktion durch einen Strömungskanal-Ventilator-Typ-Effekt erreicht, wenn die Ränder der Rührerblätter 14 an dem Behälterpassvorsprung 22 vorbeikommen. Die direkte physikalische Interaktion der Blätterränder und des Passvorsprungs 22 des Behälters 11 mit den Behälterinhalten erzeugt ein stabiles bzw. robustes Mischen und eine Bewegung von Flüssigkeiten und Feststoffen im Behälter 11, was zulässt, dass ein einheitliches Nehmen von Proben von den Behälterinhalten erfolgt, während ein Mischen stattfindet. Diese direkte physikalische Interaktion und die Scherkräfte, die durch eine solche Interakti on zur Verfügung gestellt werden, sind beim Mischen von Öl und Wasser zum Herstellen einer Emulsion wichtig. Diese direkte physikalische Interaktion kann nicht durch eine orbital schüttelnde, wirbelnde bzw. strudelnde Schaukelplattform oder eine Vibration kopiert werden. Weiterhin ist die Leistung der Trommelaktion so, das sie sogar viskoses Material, wie reinen Honig, bei –15,6°C (vier Grad Fahrenheit) rühren wird, welches durch herkömmliche magnetische horizontale Rührsysteme nicht gerührt werden kann.
Weil die Blätter 14 in vertikaler Richtung rühren und weil der Behältervorsprung 22 eng an das Randprofil der Blätter 14 angepasst ist, gibt es keine Ecken und keine "toten" Punkte, bei welchen sich Partikel ansiedeln.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein sehr einfaches, robustes bzw. stabiles Mischverfahren und ökonomische und einfache Mischvorrichtungen zum Suspendieren von Partikeln in Flüssigkeiten, zum Auflösen eines Feststoffs in einer Flüssigkeit, zum Aufbrechen von Aggregaten bzw. Aggregatzuständen, zum Aufbrechen von Faserorganismen, zum Aufbrechen von Zellen, zum Stimulieren des Wachstums von Mikroorganismen, zum Mischen von magnetischen Sicken bzw. Bläschen, zum Einführen von Gasen in Flüssigkeiten, zum Auflösen von Feststoffen in Flüssigkeiten, zum Emulgieren von zwei Verbindungen bzw. Komponenten und/oder zum Mischen von Flüssigkeiten miteinander zur Verfügung, so dass die Inhalte von einem oder mehreren Behältern während der Mischoperation einheitlich entnommen und in anderen kleineren Behältern platziert werden können, wie beispielsweise den Einzelbehältern einer Mikroplatte mit 24, 48, 96, 384, 864 oder 1536 Einzelbehältern, und von anderen Versionen von Mikroplatten oder Glasfläschchenblöcken oder Gestellen von Testrohren oder ähnlichen Flüssigkeitsbehältern, wobei ein minimales totes Volumen von gemischten Inhalten im Mischbehälter zurückgelassen wird.
Die Behälterkontur definiert Öffnungen 26 an Knoten 28 zwischen den Blättern 14 auf einer Seite des Rührers 12, um zu ermöglichen, dass die gemischten Behälterinhalte von innerhalb der Öffnungen 26 unter Verwendung von Pipetten 30 entnommen werden, die in die Öffnungen 26 eingefügt sind, wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, während der Rührer 12 gedreht wird, um die Behälterinhalte zu mischen. Die Öffnungen 26 erstrecken sich zu untersten Teilen des Behälterbodens 32, so dass sich die gemischten Inhalte in den Boden der Öffnungen 26 entleeren. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die gemischten Behälterinhalte benachbart zum Be hälterboden 32 durch die in die Öffnungen 26 eingefügten Pipetten 30 entnommen werden. Diese Konfiguration ermöglicht auch ein Entnehmen von Proben von Behälterinhalten, die sehr einheitliche Suspensionen/Emulsionen/Mischungen haben, von jeder Aufteilung bzw. jeder Aliquot der Öffnungen 26 haben, und wobei ein sehr niedriges totes Volumen der Behälterinhalte zurückgelassen wird.
Durch etwas kleiner Machen der einzelnen Rührerblätter 14 als den Abstand bzw. die Teilung der Pipettenspitzen 34 werden die Pipettenspitzen 34 nahe zu den Knoten 28 zwischen den Blättern 14 angepasst sein und werden die Blätter 14 nicht berühren, wenn sich der Rührer 12 dreht.
Der Rührer 12 kann auf mehrere unterschiedliche Arten gedreht werden. Nimmt man Bezug auf 5, haben gegenüberliegende Ränder der Rührerblätter 14 entgegengesetzte magnetische Polaritäten N, S, um zu ermöglichen, dass der Rührer 12 dadurch gedreht wird, dass der Behälter 11 innerhalb eines sich ändernden Magnetfelds angeordnet wird, um zu veranlassen, dass sich der Rührer 12 dreht.
Nimmt man Bezug auf die 1, 3 und 4 enthält ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Magnetantriebsfeld-Anordnung 38 einen linearen Drehmagneten 40, der um eine Welle 42 angeordnet ist, die zur Drehung um ihre Längsachse horizontal angeordnet ist. Ein Motor (nicht gezeigt) zum Antreiben der Welle 42 kann auch in der Anordnung 38 enthalten sein.
Gegenüberliegende Seiten des Drehmagneten 40 haben entgegengesetzte magnetische Polaritäten N, S. Vorzugsweise ist der Drehmagnet 40 ein Permanentmagnet. Wenn die Mischvorrichtung 10 auf die Oberseite der Magnetantriebsfeld-Anordnung 38 platziert ist, so dass die Längsachse der Rührergruppe mit der Längsachse des Drehmagneten 40 ausgerichtet ist, interagiert das Magnetfeld des Drehmagneten 40 mit dem Magnetfeld der Rührerblätter 14, wie es in 6 gezeigt ist. Die Magnetpole der Rührerblätter 14 werden zu einem durch den Drehmagneten 40 erzeugten entgegengesetzt gerichteten Magnetfeld angezogen. Diese magnetische Anziehung veranlasst, dass die Rührerblätter 14 an einem polaren Ende stehen bzw. stehen bleiben und sich dann drehen, wenn das Magnetfeld des Drehmagneten 40 durch eine Drehung des Drehmagneten 40 gedreht wird.
Eine Geschwindigkeitssteuerung (nicht gezeigt) ist an dem Antriebswellenmotor 42 angebracht, um die Geschwindigkeit und die Ausdauer bzw. Stärke eines Mischens zu steuern. Die Geschwindigkeitssteuerung kann durch einen Bediener oder einen Computer gesteuert werden.
Mehrere Mischvorrichtungen 10 können auf einer solchen Magnetantriebsfeld-Anordnung 38 zu irgendeiner gegebenen Zeit platziert werden, um zu ermöglichen, dass die Inhalte von mehreren unterschiedlichen Behältern gleichzeitig mit nur einem einzigen Motor gemischt werden.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) enthält die Magnetantriebsfeld-Anordnung einen linearen Elektromagneten, der in derselben Ausrichtung wie der bei dem Ausführungsbeispiel der 1, 3 und 4 gezeigte Drehmagnet 40 angeordnet ist. Durch periodisches Umkehren der Polarität des Elektromagneten veranlasst die sich periodisch ändernde Interaktion zwischen dem umkehrenden Magnetfeld des Elektromagneten und dem Permanentmagnetfeld der Rührerblätter 14, dass sich der Rührer 12 dreht und dadurch die Inhalte des Behälters 11 mischt.
Der Blasenschaufel-Trommelrührer kann auch durch Verwenden eines magnetischen Kopplers gedreht werden, der an einem Ende der linearen Gruppe von Blättern angebracht ist. Nimmt man Bezug auf die 7 und 8, enthält ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung 46 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Behälter 48, einen Blasenschaufel-Trommelrührer 50 und eine Behälteraufnahme/Rührerantriebs-Anordnung 52. Der Rührer 50 hat denselben Aufbau wie der oben unter Bezugnahme auf die 1–4 beschriebene Rührer 12, außer dass die gegenüberliegenden Ränder der Rührerblätter 54 keine entgegengesetzten magnetischen Polaritäten haben und ein scheibenförmiger magnetischer Koppler 56 an einem Ende der Gruppe angebracht ist. Der Rührer 50 ist im Behälter 48 zur Drehung um die Längsachse der Gruppe horizontal angeordnet. Der Behälter 48 hat dieselbe Kontur wie der oben unter Bezugnahme auf die 1–4 beschriebene Behälter 11, außer dass die Behälterkontur weiterhin eine Kammer 58 zum Aufnehmen des magnetischen Kopplers 56 definiert. Die Kopplerscheibe bzw. -platte 54 hat eine Lagerstelle in ihrer Mitte, die gegen die Innenwand 60 des Behälters 48 fährt.
Der magnetische Koppler 56, der an dem Rührer 50 angebracht ist, hat zwei kleine Magnete 62, 63, die über die Dicke der Scheibe 56 nahe dem Scheibenumfang in Längsrichtung montiert bzw. angebracht sind. Ein erster Magnet 62 ist mit seinem Nordpol in Richtung weg von dem Rührer 50 angebracht und ein zweiter Magnet 63 ist mit seinem Südpol in Richtung weg von dem Rührer 50 um 180 Grad weg angebracht.
Die Behälteraufnahme/Rührerantriebs-Anordnung 52 enthält ein Bett 64, einen Drehmotor 66 mit einer Welle 67 und einen an der Motorwelle 67 angebrachten scheibenförmigen magnetischen Koppler 68. Der Behälter 48 ist innerhalb des Betts 64 der Behälteraufnahme/Rührerantriebs-Anordnung 52 so angeordnet, dass die Kopplerkammer 58 am Ende des Betts 64 angeordnet ist, das benachbart zu dem magnetischen Koppler 68 ist, der an der Motorwelle 67 angebracht ist, um dadurch den an dem Rührer 50 angebrachten magnetischen Koppler 56 mit dem an der Motorwelle 67 angebrachten magnetischen Koppler 68 magnetisch zu koppeln.
Der magnetische Koppler 68, der an der Motorwelle 67 angebracht ist, ist von dem magnetischen Koppler 56, der an dem Rührer 12 angebracht ist, durch die Außenwand 60 des Behälters 48 getrennt. Der magnetische Koppler 68, der an der Motorwelle 67 angebracht ist, hat zwei kleine Magnete 70, 71, die über die Dicke der Scheibe 68 nahe dem Scheibenumfang in Längsrichtung angebracht sind. Ein erster Magnet 70 ist mit seinem Südpol in Richtung weg von dem Motor 66 angebracht und ein zweiter Magnet 71 ist mit seinem Nordpol in Richtung weg von dem Motor 66 um 180 Grad weg angebracht.
Wenn der Rührer 50 innerhalb des Behälters 48 angeordnet ist, so dass der magnetische Koppler 67, der an der Motorantriebswelle 67 angebracht ist, in Längsrichtung mit dem magnetischen Koppler 56 ausgerichtet ist, der an dem Rührer 50 angebracht ist, zieht der erste Magnet 62 des Rührergruppenkopplers 56 den ersten Magnet 70 des Motorwellenkopplers 68 an und zieht der zweite Magnet 63 des Rührergruppenkopplers 56 den zweiten Magnet 71 des Motorwellenkopplers 68 an, um dadurch den Rührer 50 zur Drehung mit der Motorwelle 67 magnetisch zu koppeln. Wenn der Motor 66 mit Energie versorgt wird, wird der Rührer 50 gedreht, um die Inhalte des Behälters 48 zu mischen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können andere Konfigurationen von magnetischen Kopplungseinrichtungen verwendet werden.
Der Motor 66 ist mit einer variablen Geschwindigkeitssteuerung (nicht gezeigt) verbunden, so dass die Drehzahl des Rührers 50 gesteuert werden kann. Ein Schalter 72 an der Behälteraufnahme/Rührerantriebs-Anordnung 52 ist mit dem Motor 66 gekoppelt, um zu ermöglichen, dass der Motor 66 in einer von zwei Drehrichtungen A oder B gedreht wird, so dass die Drehrichtung des Rührers 50 von Zeit zu Zeit umgekehrt werden kann.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist die Mischvorrichtung aufgebaut, wie es oben unter Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben ist, außer dass die Rührergruppe mit einer Motorwelle durch ein abgedichtetes Lager in eine Außenwand des Behälters gekoppelt ist und gedreht wird, wenn der Motor mir Energie versorgt wird. Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist die Mischvorrichtung aufgebaut, wie es oben unter Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben ist, außer dass die Rührergruppe mit einer Motorwelle durch ein System von Getrieben gekoppelt ist und die Gruppe gedreht wird, wenn der Motor mit Energie versorgt wird.
Das Ausführungsbeispiel der 7 und 8, die Ausführungsbeispiele mit Dichtlager und mit Getriebe haben mehrere Vorteile gegenüber dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der 1–5, das durch eine Platzierung innerhalb eines sich ändernden Magnetfelds mit Energie versorgt wird, gegenüber welchem: (a) die Größe des Motors, die zum Drehen des Rührers nötig ist, viel kleiner ist, (b) die Rührerblätter nicht aus magnetischem Material hergestellt werden müssen, (c) es billiger herzustellen ist, (d) es zum Mischen von Suspensionen von magnetischen Schlicken verwendet werden kann, wohingegen magnetische Schlicken mit einer magnetischen Einrichtung nicht gemischt werden können, da sie an den Magneten anzogen werden, und (e) es mehr viskose Lösungen rühren kann, da es einen Vorteil aus der größeren Stärke der magnetischen Kopplung oder einer direkten Motorkopplung durch ein abgedichtetes Lager zieht.
Nimmt man Bezug auf die 9 und 10, enthält ein noch weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung 74 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Behälter 76 und eine Vielzahl von Blasenschaufel-Trommelrührern 78, die innerhalb des Behälters 76 parallel angeordnet sind. Jeder Rührer 78 hat eine lineare Gruppe von Blättern mit abgerundeten Rändern 80 und ist in dem Behälter 78 zur Drehung um die Längsachse der Gruppe horizontal angeordnet. Unter jedem Rührer 78 defi niert die Behälterkontur einen Vorsprung 82, der eng an das Randprofil der jeweiligen linearen Gruppe von Blättern 80 angepasst ist, um einen schmalen Strömungskanal 84 zu definieren, wenn sich die Ränder der Blätter 80 benachbart zu dem Behälterpassvorsprung 82 drehen, um dadurch eine Turbulenz bezüglich der Behälterinhalte zu erhöhen, wenn der Rührer 78 gedreht wird. Die Behälterkontur definiert Öffnungen 85 bei Knoten 86 zwischen den Blättern 80 an beiden der gegenüberliegenden Seiten von jedem Rührer 78, um zu ermöglichen, dass die gemischten Behälterinhalte von innerhalb der Öffnungen 85 durch Verwendung von Pipetten 88, die in die Öffnungen 85 eingefügt sind, entnommen werden. Die Öffnungen 85 erstrecken sich zu dem Behälterboden 90, um zu ermöglichen, dass die gemischten Behälterinhalte benachbart zu dem Behälterboden 90 durch die in die Öffnungen 85 eingefügten Pipetten 88 entnommen werden. Das in den 9 und 10 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält vier Rührer 78 mit dreizehn Blättern und zwölf Öffnungen 85 auf jeder Seite von jedem Rührer 78, wodurch sechsundneunzig Proben von gemischten Behälterinhalten durch eine Verwendung von in die Öffnungen 85 eingefügten Pipetten 88 gleichzeitig aus dem Behälter entnommen werden können, während die Behälterinhalte gemischt werden.
Bei anderen alternativen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt) enthält die Mischvorrichtung eine andere Anzahl von Blasenschaufel-Trommelrührern von dem Typ, der in den 9 und 10 gezeigt ist, die innerhalb des Behälters parallel angeordnet sind, und/oder die einzelnen Rührergruppen enthalten eine andere Anzahl von Blättern.
Die Blasenschaufelrührer 12, 50, 78 sind aus rostfreiem Stahl hergestellt und haben unterschiedliche Dimensionen und Formen, so dass sie gut in eine Vielfalt von Behältern in Kombination mit unterschiedlichen Systemen von Pipettenköpfen (4, 6, 8, 12, 96, 384 und 1536 Köpfen) passen werden, um eine kräftige Trommelrühraktion zur Verfügung zu stellen, wenn die Rührer gedreht werden.
Nimmt man Bezug auf 11, ist die Mischvorrichtung 74 der 9 und 10 auf der Oberseite einer Magnetantriebsfeld-Anordnung, wie beispielsweise der oben unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 4 beschriebenen Magnetantriebsfeld-Anordnung 38, platziert, um alle vier der Rührer 78 gleichzeitig zu drehen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist die Mischvorrichtung 74 auf der Oberseite einer Magnetantriebsfeld-Anordnung platziert, die eine parallele Gruppe von Drehmagneten enthält, die jeweils an einer Vielzahl von Wellen zur Drehung um ihre hori zontalen Achsen angebracht sind, so wie es in 8 des US-Patents Nr. 6,176,609 gezeigt ist.
Die Mischvorrichtungen 10, 46, 74 können klein genug gemacht werden, um auf das Deck bzw. die Tragfläche von Roboter-Workstations zu passen, um dadurch ein Entnehmen der Gefäßinhalte zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Die Mischvorrichtung kann auch so groß oder so klein gemacht werden, wie es nötig ist, um zu einer Anwendung mittels Hand zu passen.
Die Vorteile, die hierin spezifisch angegeben sind, gelten nicht notwendigerweise für jedes denkbare Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Weiterhin sind solche angegebenen Vorteile der vorliegenden Erfindung nur Beispiele und sollten nicht als die einzigen Vorteile der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden. Während die obige Beschreibung viele Besonderheiten enthält, sollten diese nicht als Beschränkungen für den Schutzumfang der Erfindung ausgelegt werden, sondern vielmehr als Beispiele der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Andere Variationen sind möglich, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sollte nicht durch die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele bestimmt sein, sondern vielmehr durch die Ansprüche und ihre legalen Äquivalente.

10: Mischvorrichtung
11: Behälter
12: Rührer
14: Blätter
16: Lager
18: Kerbe
20: Behälterwand
22: Vorsprung
24: Strömungskanal
26: Öffnung
28: Knoten
30: Pipetten
32: Behälterboden
34: Pipettenspitze
38: Magnetantriebsfeld-Anordnung
40: Drehmagnet
42: Motorwelle
46: Mischvorrichtung
48: Behälter
50: Rührer
52: Behälteraufnahme/Rührerantriebs-Vorrichtung
54: Blätter
56: magnetischer Koppler
58: Kammer
60: Behälterwand
62: Magnet
63: Magnet
64: Bett
66: Motor
67: Motorwelle
68: magnetischer Koppler
70: Magnet
71: Magnet
72: Schalter
74: Mischvorrichtung
76: Behälter
78: Rührer
80: Blätter
82: Vorsprung
84: Strömungskanal
85: Öffnung
86: Knoten
88: Pipetten
90: Behälterboden

Claims

Vorrichtung zum Einsatz beim Mischen des Inhalts eines Behälters, während dieser Inhalt aus dem Behälter entnommen wird, weiche folgendes aufweist: einen Behälter (11, 48, 76); und einen Blasenschaufel-Trommelrührer (12, 50, 78), welcher eine lineare Gruppe von Blättern (14, 54, 80) mit abgerundeten Rändern hat, welche im Behälter horizontal zur Ausführung einer Drehbewegung um die Längsachse der Gruppe angeordnet ist, um hierdurch den Inhalt des Behälters zu mischen; wobei die Behälterkontur an einer Seite der Gruppe Öffnungen (26, 85) an Knoten (28, 86) zwischen den Blättern bildet, um den gemischten Inhalt aus diesen Öffnungen unter Einsatz einer Entnahmeeinrichtung (30, 88) zu entnehmen, welche in die Öffnungen eingeführt wird, währenddem der Rührer eine Drehbewegung zum Mischen des Behälterinhalts ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Behälterkontur einen Vorsprung (22, 82) bildet, welcher eng passend zu dem Profil der linearen Gruppe von Blättern zur Bildung eines schmalen Strömungskanales (24, 84) ausgelegt ist, wenn die Ränder der Blätter eine Drehbewegung in der Nähe des Behälterpaßvorsprungs ausführen, um hierdurch die Turbulenz im Behälterinhalt bei der Drehbewegung des Rührers zu verstärken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Mehrzahl von Blasenschaufel-Trommel-Rührern (78) parallel in dem Behälter (76) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der unterhalb jedes Rührers (78) der Behälter eine Kontur hat, welche eng an die Kontur der zugeordneten linearen Gruppe von Blättern (80) angepaßt ist, um einen schmalen Zwischenraum zu bilden, in welchem der Behälterinhalt gemischt wird, wenn die Rührer eine Drehbewegung ausführen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der unterhalb jedes Rührers (78) die Behälterkontur einen Vorsprung (82) bildet, welcher eng an das Randprofil der zugeordneten linearen Anordnung von Blättern (80) zur Bildung eines schmalen Strömungskanals (84) angepaßt ist, wenn die Ränder des Blattes Drehbewegungen in der Nähe des Behälterpaßvorsprunges ausführen, um hierdurch die Turbulenz im Behälter zu verstärken, wenn der Rührer eine Drehbewegung ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, bei der die Öffnungen zu dem Behälterboden verlaufen, um zu ermöglichen, daß der gemischte Behälterinhalt in der Nähe des Behälterbodens unter Einsatz der Entnahmeeinrichtung entnommen werden kann, welche in die Öffnungen eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, bei der die Behälterkontur die Öffnungen an beiden der gegenüber liegenden Seiten jedes Rührers bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die gegenüber liegenden Ränder der Blätter gegensinnige Magnetpolungen haben, um zu ermöglichen, daß der Rührer derart eine Drehbewegung ausführen kann, daß der Behälter in einem sich ändernden Magnetfeld angeordnet wird, um dem Rührer eine Drehbewegung zu erteilen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Magnetkupplung (56) an einem Ende der Gruppe (54) angeordnet ist, um zu ermöglichen, daß der Rührer (48) unter Einsatz der Magnetkupplung eine Drehbewegung ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner folgendes aufweist: eine Einrichtung (40) zum Drehbewegen des Rührers, um hierdurch den Behälterinhalt zu mischen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner folgend aufweist: eine Einrichtung, welche von Zeit zu Zeit die Drehrichtung umkehrt.
Verfahren zum Mischen des Inhalts des Behälters (11, 48, 76) währenddem der Inhalt aus demselben entnommen wird, welches die folgenden Schritte aufweist: (a) als Behälter ein Behälter eingesetzt wird, in welchem ein Blasenschaufel-Trommelrührer (12, 50, 78) angeordnet ist, welcher eine lineare Gruppe von Blättern (14, 54, 80) mit abgerundeten Rändern hat, welche horizontal zur Ausführung einer Drehbewegung um die Längsachse der Gruppe angeordnet ist, wobei die Behälterkontur an einer Seite der Gruppe Öffnungen (26, 58) an Knoten (28, 86) zwischen den Blättern bildet, um zu ermöglichen, daß der gemischte Behälterinhalt über die Öffnungen unter Einsatz der Entnahmeeinrichtung (30, 88) entnommen werden kann, welche in die Öffnungen eingeführt wird; und (b) Drehen des Rührers zum Mischen des Behälterinhalts, während der Inhalt zugleich aus dem Behälter entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Behälterkontur einen Vorsprung (22, 82) bildet, welcher eng an das Randprofil der linearen Anordnung von Blättern angepaßt ist, um einen schmalen Strömungskanal (24, 84) zu bilden, wenn die Ränder der Blätter eine Drehbewegung in der Nähe des Behälterpaßvorsprungs ausführen, um hierdurch die Turbulenz in dem Behälterinhalt bei der Drehbewegung des Rührers zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem eine Mehrzahl von Blasenschaufel-Trommelrührer (78) parallel in dem Behälter (76) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem unterhalb jedes Rührers (78) die Behälterkontur einen Vorsprung (82) bildet, welcher eng an das Randprofil der zugeordneten linearen Anordnung von Blättern (80) zur Bildung eines schmalen Strömungskanals (84) angepaßt ist, wenn die Ränder der Blätter eine Drehbewegung in der Nähe des Behälterpaßvorsprungs ausführen, um hierdurch die Turbulenz im Behälterinhalt bei der Drehbewegung des Rührers zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 15, bei dem die Öffnungen zu dem Behälterboden (32, 90) verlaufen, um zu ermöglichen, daß der gemischte Behälterinhalt in der Nähe des Behälterbodens unter Einsatz der Entnahmeeinrichtung entnommen werden kann, welche in die Öffnung eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 16, bei dem die Behälterkontur Öffnungen (85) auf beiden gegenüberliegenden Seiten jedes Rührers (78) bildet.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die gegenüberliegenden Ränder der Blätter gegensinnige Magnetpolungen haben, und bei dem der Schritt (b) den folgenden Schritt aufweist: (c) der Behälter in einem sich ändernden Magnetfeld derart angeordnet wird, daß der Rührer eine Drehbewegung ausführt.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt (c) den Schritt aufweist: (d) der Behälter (11, 76) in einem rotierenden Magnetfeld eines Drehmagneten (4) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt (b) den Schritt aufweist: (c) eine Magnetkupplung (56) eingesetzt wird, welche an einem Ende der Gruppe (54) angeordnet ist, um dem Rührer (48) eine Drehbewegung zu erteilen.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt (b) den folgenden Schritt aufweist: (c) die Drehrichtung von Zeit zu Zeit umgekehrt wird.